PTC otpornici

 

PTC je otpornik s pozitivnim temperaturnim koeficijentom kod kojeg otpor naglo poraste kod određene temperature.

PTC termistori (posistor) se koriste za zaštitu uređaja od prevelike struje kao zamjena za osigurač. Struja prolaskom kroz PTC uzrokuje zagrijavanje PTC otpornika što povećava otpor i tako smanjuje struju kroz uređaj.

Primjenjuje se za zaštitu od prevelike struje i zaštitu od kratkog spoja kod transformatora, punjača baterija, prekidača, switching napajanja, adaptera, instrumenata, zavojnica, kontrolnih panela , klima uređaja, hladnjaka, automobilske elektronike itd.

Zaštita od prevelike struje

Ako struja kroz sklop pređe limit, PTC reagira na veću struju samo-zagrijavanjem i brzo zaštiti sklop.

Senzor za pregrijavanje motora i transformatora
PTC posistor se može koristiti kao senzor pregrijavanja motora, namotaja transformatora, tranzistora snage i drugih uređaja. Slika prikazuje senzor pregrijavanja motora koji koristi relej.

Za indikaciju temperature
Ako se određena temperatura dostigne (ovisno o korištenom PTC otporniku) neonska lampica će zasvijetliti.

Za pokretanje motora
Ako se koristi PTC otpornik kao bezkontakti relej za pokretanje hladnjaka i klima uređaja, može se postići snažni obrtni moment.

Za demagnetiziranje CRT ekrana

PTC termistori se koriste kao timer u sklopu zavojnice za demagnetiziranje katodnih cijevi televizora i CRT monitora. Za efektivno demagnetiziranje potrebno je da magnituda izmjeničnog magnetskog polja koje proizvodi zavojnica ravno i kontinuirano opada a ne naglo, što PTC postiže prirodno kako se zagrijava.

Vrste fiksnih otpornika

Ugljeni otpornici

Ugljeni ili karbonski otpornici imaju opću primjenu, vrlo su jeftini i obično s tolerancijom vrijednosti otpora od +/- 5%. Nazivna snage od 1/8, 1/4, i 1/2W se najčešće koriste. Ugljeni otpornici imaju jednu manu, a to je da su skloni proizvoditi šum u analognim sklopovima.

Žičani otpornici

   

Žičani otpornici ne mogu se koristiti na visokim frekvencijama, zato jer namotaji predstavljaju induktivitet pa tako njihova upotreba može promijeniti karakteristike sklopa. Mogu biti izuzetno točni za upotrebu u multimetrima, osciloskopima i drugim mjernim instrumentima. Neki tipovi otpornika mogu propustiti veliku struju bez pregrijavanja i upotrebljavaju se u napajanjima.

Metal film otpornici

                   

Metal film otpornici se koriste kad su potrebne točnije vrijednosti otpora. Tolerancija otpornika je oko +/- 0,05%. Otpornici tolerancije +/- 1% su više nego dovoljne u većini sklopova. Materijal za izradu metal film otpornike je Ni-Cr. Metal film otpornici se koriste u mostovima, filtrima, skretnicama i nisko šumnim analognim signalnim sklopovima.

  

SIL mreža otpornika

(Single In Line) je mreža otpornika. On je sastavljen od više otpornika iste vrijednosti u istom kućištu. Neke mreže otpornika mogu imati otisnute oznake «4S» što označuje da kućište sadrži 4 nezavisna otpornika koji nisu međusobno povezani unutar kućišta. Kućište ima 8 izvoda umjesto 9.

Ostali tipovi otpornika

             

Ostali tipovi otpornika su: metal glaze, čije karakteristike su visoki otpor pri maloj veličini i otpornost na vanjsko zagrijavanje, Cermet sa sličnim prednostima i thick – film, debeloslojni otpornici koji se tiskaju sitotiskom pomoću ugljene tinte na podlogu, obično u formi koje imaju u sebi nekoliko otpornika za aplikacije koje nisu kritične.

Varistori

Varistori (MOV – metal oxide varistor) se koriste  zaštitu od udarnog previsokog  napona u ulaznom dijelu televizora, videorekordera i drugih elektronskih uređaja. Obično su žarke boje i izgledaju kao keramički kondenzatori koji su umočeni u epoksidnu smolu. 

Uglavnom su smješteni iza osigurača za mrežni napon, paralelno s ulaznom linijom. Kod niskog napona imaju vrlo visok otpor i imaju vrlo mali utjecaj na sklop. Kod pojave visokog napona, otpor im se jako smanji i na taj način otklanjaju visokonaponske špice bez obzira na polaritet napona.

Kad prenapon premaši nazivnu energetsku absorbciju varistora dolazi do njegovog uništenja i pregaranje zaštitnog strujnog osigurača. U slučaju da je osigurač pregorio, a nema vidljivog oštećenja varistora, najednostavniji test je da ga privremeno odlemite i vidite da li će problem nestati. 
Ako nije vidljivo vanjsko oštećenje, pogledajte pobliže i potražite sitne metalne kapljice koje su probile epoksidnu prevlaku, koja je ostala sjajna. Taj varistor je potrebno zamijeniti. Česti naponske špice mogu probiti izolacijske slojeve, i tako varistor može vući previše struje. Obično varistori imaju određenu maksimalnu struju curenja pri određenom izmjeničnom naponu (obično oko 1mA). 

Specifikacije varistora

Varistori su vrsta otpornika koja nema specifikacije otpora u Ohmima ili snazi u Watima. Kod varistora najvažnija specifikacija je okidni ili stezni napon (clamping voltage). 

Stezni napon je napon kod kojeg se otpor varistora naglo smanji i kratko spoji strujni krug.  Na primjer za mrežni napon od 230V odgovarajući varistor od 275V je dobar izbor. 

Absorbcija/disipacija u džulima pokazuje koliko energije varistor može absorbirati, veći broj je i bolja zaštita. Varistori od 200J do 400J nudi dobru zaštitu, 600J i više je još bolja zaštita, također se može i više varistora spojiti paralelno. 

Vrijeme odziva, varistori su brzi ali je potrebno neko vrijeme za aktiviranje. Što je duže vrijeme odziva duže će uređaj biti izložen prenaponu. Vrijeme odziva od 1nS je u redu. 

Naponski tranzijenti inducirani grmljavinom i uključivanjem klima uređaja, motora i kompresora

Iako je direktan udar groma očito destruktivan, prenaponski tranzijenti inducirani u mreži nisu rezultat direktnog udara groma u energetsku mrežu. Kad munja udari u blizini kabelskih vodova  stvara se magnetsko polje koje inducira prenaponske tranzijente velike magnitude. Na slici je prikazan udar groma između dva oblaka koji ne utječe samo na zračne vodove nego i na podzemne vodove. Čak i udar groma na udaljenosti od 1,6 kilometra može generirati napon od 70V na električnim kablovima, dok na udaljenosti od 150m taj naponski tranzijent može biti i 10kV.

Uzrok prenapona i naponskih šiljaka u mreži je rad električnih uređaja velike snage kao što su klima ueđaji, hladnjaci i liftovi. Uključivanje velikih potrošača kao što su motori i kompresori uzrokuje prenaponske šiljke koji  mogu trenutno ili postepeno uništiti osjetljive elektronske uređaje, pa bi dobra ideja bila zaštiti elektronske uređaje kao što su računala, TV i HiFi uređaji sa zaštitinim utičnicama u koje su ugrađeni varistori. 

Također takve zaštitne utičnice štite telefonske, antenske kablove i uređaje koji su spojeni na njih od visokonaponskih impulsa generiranim udarom groma u blizini kuće. 

NTC otpornici

NTC otpornici se mogu koristiti za ograničenje struje uklapanja u sklopovima napajanja. Njihov početni visoki otpor sprječava velike struje kod uključivanja, a kad se zagriju njihov otpor se smanji i tako omogućuju protjecanje veće struje koja je potrebna za normalni rad. Ovaj tip NTC otpornika je obično veći nego što su NTC termistori za mjerenje temperature.

NTC termistori se koriste za mjerenje nižih temperatura -100 do 300 °C. Tipični radni otpor je u u kiloohmskom  rasponu, premda  se otpor može kretati od nekoliko Mega Ohma do nekoliko Ohma.

NTC otpornici se koriste i za mjerenje temperature rashladne tekućine kod motora automobila i šalju podatke u ECU i indirektno na tablu s instrumentima. 

NTC otpornici se mogu koristiti za nadzor temperature inkubatora obično se koriste u modernim digitalnim termostatima i za praćenje temperature baterija dok se pune.

Prednosti NTC otpornika su: visoka preciznost 0.02 °C, bolja od RTD i termoelementa. Visoka osjetljivost 10 puta bolja od RTD-a i termoelementa što omogućuje manje greške koje nastaju zbog dovodnih žica i samo-zagrijavanja. Manje dimenzije u odnosu na termoelement, kraće vrijeme odziva u odnosu na RTD.

Mane su: mali temperaturni raspon mjerenja, tipično -100 ~ 300 °C, nelinearni odnos temperatura – otpor, za razliku od RTD koji imaju vrlo linearan odnos.

Primjena NTC otpornika za ograničavanje struje uklapanja

Primjer struje uklapanja kod toroidnog transformatora od 100VA: Vršna struja kod uključivanja je 50 puta veća od nominalne struje.

Obični otpornik u seriji može se koristiti za ograničavanje struje punjenja elektrolitskih kondenzatora, međutim taj pristup nije baš efikasan posebno kod snažnih uređaja, pošto otpornik ima veliki pad napona i dispira toplinu.  

                 

Struja uklapanja se može reducirati pomoću NTC otpornika i obično se koristi u switching napajanjima, pogonima za motore i audio uređajima s toroidalnim transformatorima kako bi se izbjeglo oštećenje uređaja i pregaranje osigurača. Kod NTC termistora otpor se značajno mijenja kod promjene temperature i značajno se smanji kod povećanja temperature.

Kako se NTC sam zagrije kad struja protekne kroz njega, tako se otpor sve više smanjuje i polako se kondenzatori napune bez protjecanje velike struje kod uključivanje. Nedostatak je taj što kad se uređaj isključi, NTC je još uvijek vruć i ima mali otpor i ne može ograničavati struju sve dok se ne ohladi više od jedne minute kako bi se povećao otpor. Drugi nedostatak je taj što NTC nije siguran od kratkog spoja.

Drugi način izbjegavanje velike struje uklapanja i izbacivanja osigurača je relej koji uključuje transformator. Još jedna opcija je uređaj koji omogućuje postepeno ograničeno punjenje kondenzatora, koji nakon toga uključi normalan rad kad se kondenzatori napune 90%.

Potenciometri - promjenljivi otpornici

  

Postoje dva tipa promjenljivih otpornika. Kod jednih se vrijednost lako mijenja tzv. potenciometri, dok su drugi polu promjenljivi tzv. trimer potenciometri (pre-set)  koji se koriste za kompenzaciju ili fino ugađanje sklopa. 

Neke potenciometre je potrebno više puta okrenuti, da bi se koristio cijeli opseg otpora (multipot).

Potenciometri su nezgrapni, nepouzdani i mogu biti problem kod brzih sklopova zbog svojih parazitskih efekata i pouzdani su samo kod sklopova s koji rade na frekvencijama nižim od 1 MHz.

Danas su potenciometri u mnogim slučajevima istisnuti softverskom kontrolom iz mikroprocesorskog čipa.

Digitalni potenciometar AD5116

Različite izvedbe potenciometara

1.  Potenciometar za regulaciju jačine zvuka s prekidačem on/off i montažom na šasiju 

2.  Dvostruki potenciometar s dvopolnim prekidačem. 

Dva neovisna  potenciometara koji se koriste kao kontrola jačine zvuka i za regulaciju boje zvuka i glavni prekidač za uključivanje. 

3.  Žičani potenciometar veće snage. 

Izolirani trimer potenciometar s namotima otporne žice veće snage i struje, lemi se direktno na PCB pločicu.

4.  Visokonaponski trimer potencimetar s izolacijom koristi se u sklopovima katodne cijevi. 

5.  Jednostruki potenciometar za montažu na šasiju za opću upotrebu kao linerani ili logaritamski potencimetar. 

6.  Dvostruki potenciometar za upotrebu u audio uređajima, istovremeno se podešavaju oba kanala u audio uređaju. 

7.  Trimer potenciometar višeokretajni za precizno podešavanje napona. 

8.  Potencimetar za montažu na PCB štampanu pločicu s otvorom za čišćenje kontakta klizača pomoću kontakta spreja ( mješavine alkohola i masti) kako bi se uklonilo pucketanje u zvuku zbog nakupljene prašine. 

 

9.  Sub minijaturni trimer potenciometar za povremeno podešavanje pomoću izoliranog alata za podešavanje. 

10.  Minijaturni trimer potenciometar, mogu biti cermet (mješavina keramike i metala) ili karbon. 

Linearni i logaritamski potenciometri

Postoje dva načina na koji potenciometri mijenjaju vrijednost u odnosu na kut zakretanja osovine. Kod tipa logaritamskog potenciometra zakretanjem osovine u smjeru kazaljke na satu, u početku se otpor mijenja vrlo polako, a nakon toga u drugoj polovici mijenja se vrlo brzo. 

Logaritamski potenciometar upotrebljava se za kontrolu glasnoće u audio uređajima. Prilagođen je karakteristikama uha, jer uho dobro čuje promjene slabog zvuka, ali nije osjetljivo na male promjene kod jakog zvuka. 

Kod linearnog potenciometra rotacijom osovine linearno se mijenja otpor. 

Antilog ili inverse log  se ponaša suprotno od logaritamskog. U početku se otpor brzo mijenja, a u drugoj polovici rotacije sporo. Ovaj tip se rijetko koristi i to za posebne namjene.

                             Sheme spajanja potenciometra

 

Označavanje potenciometara

Potenciometar	Stari kod	Novi kod	Zamjena
Linear	A	B	LIN
Log (Audio)	C	A	LOG
Antilog	F	N/A	N/A

Kod potenciometara oznake vrijednosti otpora mogu biti kao i kod kondenzatora pa tako umjesto oznake  od 100k, može se naći oznaka 104 – 10, što znači otpor od 100 kohma, (10 i 4 nule)

Ispitivanje ispravnosti potenciometra

Većina kvarova na potenciometru nastaje zbog nakupljanja prašine na klizaču koji pravi kontakt na otporniku. Simptomi su pucketanje u zvuku, bljeskovi na ekranu kod videa. Ovaj problem se rješava uglavnom pomoću kontakt spreja, ali ako je potenciometar suviše istrošen potrebno ga je zamijeniti. Povremeno otpornik može napuknuti, što može uzrokovati čudne simptome, zvuk se može naglo pojačati kod okretanja potenciometra ili može potpuno nestati.

Pomoću digitalnog multimetra možete ispitati ispravnost potenciometra. Ako je u prekidu multimetra će pokazati beskonačan otpor. Priključite multimetar na klizač i jedan kraj potencimetra i polako okrećite osovinu dok promatrate kako se otpor mijenja.