Общая схема циркуляции воздуха
Забор воздуха в салон автомобиля осуществляется вентилятором, который может быть установлен в салоне либо за моторным щитом. Над электродвигателем располагается фильтр салона. При необходимости подогрева воздушный поток проходит через радиатор отопителя. Радиатор печки соединен с системой охлаждения автомобиля, поэтому при нагреве двигателя циркулирующая жидкость из системы охлаждения двигателя нагревает соты радиатора печки. Поэтому, проходя через соты, поток воздуха также становится теплым.
Когда в подогреве необходимости нет, заборный и очищенный фильтром воздух подается в салон напрямую из окружающей среды. Если автомобиль оборудован кондиционером, в режиме охлаждения перед попаданием в салон поток проходит испаритель, после чего холодный воздух направляется в дефлекторы (более подробно о принципе работы системы кондиционирования).
Принцип работы резистора простым языком
Все электронные устройства состоят из радиодеталей, которые делятся на два основных типа: активные и пассивные.
Активные усиливают электрические сигналы. Слабый входной сигнал генерирует сильный выходной сигнал. В этом случае коэффициент усиления больше единицы.
Резистор относится к пассивному типу деталей, у которого коэффициент усиления меньше единицы.
В советское время резисторы назывались резисторами. В наши дни эти детали называют резисторами. Это происходит потому, что все детали, используемые в электронике, имеют сопротивление. Чтобы не запутаться, активные резисторы были названы резисторами.
Все проводники имеют сопротивление, которое считается вредным, так как это приводит к нагреву элемента, через который протекает ток. Также пропадает электричество. Сопротивление резистора полезно. Он нагревается и отдает тепло. По этому принципу работают печи и лампы, используемые в повседневной жизни.
Схема подключения
На рисунке показана простейшая принципиальная схема подключения вентилятора печки. Когда плюсовой вывод переключателя, защищенный предохранителем, замкнут с контактом H, ток протекает к электродвигателю напрямую, заставляя его вращаться с максимальной скоростью. Когда же плюсовой контакт замкнут с контактом V, ток течет через сопротивление, что снижает скорость вращения вентилятора.
Электродвигатель отопителя моделей ВАЗ 2108, 21099 имеет уже 3 скорости вентилятора. Когда плюсовой вывод переключателя режимов замкнут на 1 контакт, в цепь включены последовательно 2 сопротивления, поэтому скорость вращения электродвигателя будет минимальной. При подаче питания на второй контакт переключателя режимов ток будет протекать через один резистор, что будет соответствовать средней скорости вращения. Соответственно, 3 контакт предназначен для подачи питания в обход дополнительного резистора и соответствует самой быстрой скорости вращения.
Именно такой принцип включения электродвигателя отопителя на большинстве автомобилей. Для лучшего понимания схемы предлагаем посмотреть видео.
Свойства в теории и практике
Главное свойство этого радиокомпонента – сопротивление. Измеряется в омах (Ом).
Начнем с концепции активного сопротивления. Он назван так потому, что он есть во всех материалах (даже в сверхпроводниках, пусть и 0,00001 Ом). А для резисторов он как раз и является основным.
Что говорит теория
Теоретически резистор имеет постоянное сопротивление, которое не зависит от внешних условий (температуры, давления, напряжения и т.д.).
График зависимости тока от напряжения простой.
В идеальных математических условиях резистор имеет только одно активное сопротивление. По типу бывают нелинейные и линейные резисторы.
Что на самом деле
Фактически все резисторы имеют нелинейную зависимость тока от напряжения. То есть его стойкость зависит еще и от внешних условий, в частности, от температуры.
Конечно, эта зависимость не такая, как у полупроводников, но она существует. И что самое главное, у этого радиокомпонента есть емкость и индуктивность. Помимо активного сопротивления существует еще и реактивное сопротивление.
Например, для постоянного тока сопротивление составляет 200 Ом, а при высоких значениях индуктивности на частотах выше 2 кГц сопротивление уже будет 250 Ом.
Поэтому резисторы изготавливаются из разных материалов. Они бывают керамическими, углеродными, проволочными и имеют разные допуски и погрешности. SMD-часть имеет меньшую емкость и индуктивность, чем DIP.
Также существуют специальные типы резисторов с более выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой. Если для обычных резисторов график токового напряжения немного нелинейный, то для данного типа деталей он лавинообразный.
Их стойкость сильно зависит от внешних условий, а не как обычно:
- Термистор. Сопротивление увеличивается или уменьшается из-за влияния температуры;
- Варистор. Он меняет свои свойства в зависимости от приложенного напряжения;
- Фоторезистор. Сопротивление уменьшается, если на него воздействует свет;
- Экстензометр. При деформации (сжатие, механическое напряжение) его прочность изменяется.
Кроме того, еще одной характеристикой активного сопротивления является выделение тепла при прохождении электрического тока. Когда электрический ток течет по замкнутой цепи, электроны сталкиваются с атомами. И тогда выделяется тепло. Теплота измеряется в мощности. Он рассчитывается на основе напряжения и тока.
Одна из популярных функций резисторов – снижение напряжения и ограничение тока. Например, если через резистор проходит ток 0,25 А и на нем падает напряжение 1 В, мощность, которая будет рассеиваться на нем, составит 0,25 Вт.
Поэтому некоторые детали меняют свое сопротивление, даже если они для этого не предназначены. Это свойства материала. А если резистор проволочный, то при нагревании он расширяется и его проводимость ухудшается. Следовательно, детали имеют допуск, измеряемый в процентах.
И по этой причине бывают резисторы с разной мощностью рассеивания. Вы не можете поставить резистор 0,125 Вт вместо резистора 1 Вт. Он начнет нагреваться, трескаться, потемнеть. И тогда он сгорит. Потому что он не предназначен для такой мощности.
Воздушные заслонки
Перенаправление воздушных потоков для регулирования температуры осуществляется специальной заслонкой. Виды управления заслонкой:
- механическое. Привод заслонки посредством тяг и тросов соединяется напрямую с переключателем в салоне. В таком случае водитель, перемещая регулятор, вручную дозирует температуру поступающего воздуха;
- электронное. Заслонка оборудована сервоприводом. Электромотор изменяет положение заслонки, получая команды от блока управления. Такая схема применяется на автомобилях с климатическими установками. Водителю достаточно задать в бортовом компьютере желаемую температуру в салоне, после чего электронный блок управления, ориентируясь на температурные датчики, будет управлять сервоприводом воздушной заслонки.
От вентилятора печки в салон уходят каналы, по которым воздух может подаваться на лобовое стекло, в ноги либо через центральные дефлекторы. В зависимости от схемы работы, режимы могут быть как комбинированными, так и единичными, когда весь заборный воздух подается только в одну зону. Переключение режимов может осуществляться механически либо с помощью сервопривода и блока управления. Механический способ предполагает прямое соединение воздушных заслонок с переключателем на торпеде. Электропривод заслонок позволяется управлять ими нажатием клавиши, а также реализовать автоматическое управление электронным блоком системы кондиционирования салона.
Принцип работы подстроечного резистора
После установки деталей электронного устройства обычно его характеристики отличаются от номинальных. Для точной настройки работы устройства используются режущие резисторы. В принципе, это те же переменные резисторы, но выделенные в отдельную группу, потому что конструктивно они отличаются от переменных резисторов. У них нет ручек, которые меняются при повороте. Вместо отверстий под плоскую или прямую отвертку.
В процессе работы устройства через некоторое время меняются его параметры. Подстроечные резисторы используются для приведения их к номинальному значению.
По типу движения курсора бывают срезанные резисторы с движением по прямой и с движением по кругу.
Для точной настройки параметров электронного устройства используются режущие резисторы с большим количеством витков. В них изменение сопротивления от минимального до максимального осуществляется за несколько оборотов или даже за десятки оборотов вала обрезки. В этих резисторах контакт перемещается посредством червячной передачи.
Классификация резисторов
Резисторы различаются не только способностью регулировать сопротивление. Они могут изготавливаться из разных резистивных материалов, иметь разное количество контактов и иметь другие характеристики.
По типу резистивного материала
Элементами могут быть провода, а не провода или листы металла. Высокопрочная проволока – это особенность элемента проволоки, для ее изготовления используются такие сплавы, как нихром, константан или никель. Пленки с высоким сопротивлением являются основой беспроводных элементов. В металлической фольге используется специальная пленка. Теперь разберемся, из чего сделаны резисторы.
Полупроводниковый дизайн
Ненити делятся на тонкий и композитный слой, толщина первого измеряется нанометрами, а второго – долями миллиметра. Те, у кого тонкий слой, делятся на:
- оксид металла;
- металлизированный;
- бор-углекислый;
- металл-диэлектрик;
- углеродистый.
Композиты, в свою очередь, делятся на объемные и кинематографические. Последний может быть с органическим или неорганическим диэлектриком. Чтобы понять, имеет ли резистор полярность, следует знать, что их стороны идентичны.
По назначению сопротивления
Фиксированные и переменные полупроводники также имеют некоторые отличия в характеристиках. Константы делятся на проводники общего и специального назначения. Последними могут быть:
- высокая частота;
- высокое напряжение;
- высокий ом;
- точность.
Такие детали используются в прецизионных измерительных приборах, они отличаются особой стабильностью.
Переменные резисторы можно разделить на подстроечные резисторы и регулирующие резисторы. Последние могут быть линейными или нелинейными.
По количеству контактов
В зависимости от назначения резистора он может иметь один, два и более контактов. Сами контакты тоже разные, например, у SMD резисторов это контактная площадка, у проволочных – провод особого состава. Существуют металлопленочные резисторы с контактами на квантовых точках и по переменным они подвижны.
Различное количество контактов на элементах
Другие
Резисторы различаются формой и видом сопротивления, а также характером зависимости величины сопротивления от напряжения. Описание зависимости величины может быть линейным или нелинейным. Использование элемента простое, емкость указана на корпусе, все меньше и больше не отличаются.
Резисторы могут быть защищены от влаги или нет, корпус может быть окрашен, герметизирован, герметизирован, отлит из пластика или компаунда. Нелинейные делятся на:
- варисторы;
- магниторезисторы;
- фоторезисторы;
- позиционеры;
- тензодатчики;
- термисторы.
Все они выполняют свою определенную функцию: одни изменяют сопротивление в зависимости от температуры, другие – от напряжения, третьи – за счет лучистой энергии.
Принцип работы переменного резистора
При повороте ручки изменяется длина резистора и, соответственно, сила тока. На рисунке изображен переменный резистор с тремя выводами – потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 варьируется от 0 до максимального, в зависимости от положения ручки. То же изображение находится между концами 2 и 3, но наоборот. То есть, если сопротивление 1-3 увеличивается, 2-3 уменьшается. Когда переменный резистор имеет два конца, мы имеем реостат.
На рисунке показан вращающийся переменный резистор. Также есть курсоры, в которых курсор движется по прямой линии. При повороте ручки сопротивление изменяется от нуля до максимума. Потенциометры широко используются в аудиотехнике.
Потенциометры заключены в цилиндрические и параллелепипедные контейнеры. Внутри корпуса находится резистивный элемент в форме подковы. По оси детали выходит металлическая ручка, поворачивая ее, меняет положение токоприемника, который находится на противоположном конце.
Пластина токосъемника плотно прижимается к резистивному элементу за счет силы пружины. Изготавливается из стали или бронзы. На концы потенциометра подается напряжение. За счет вращения ручки токосъемник течет по резистивному элементу, изменяя напряжение между крайним и центральным концами.
На рисунке показан потенциометр с проволочной обмоткой с проволочным резистивным слоем. На подковообразный каркас наматывается высокопрочная проволока. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это сделано для того, чтобы обеспечить надежное соединение курсора с токопроводящим слоем.
Также производятся беспроводные потенциометры. В них резистивный слой наносится на кольцевую или прямоугольную основу из изоляционного материала.
Типы включения и примеры использования
Основные типы подключений – это последовательные и параллельные подключения.
Последовательное сопротивление легко рассчитать. Просто положи все это.
При последовательном соединении напряжение распределяется по резисторам в соответствии с их сопротивлениями.
Это второе правило Кирхгофа. Например, напряжение 12 В и пара резисторов 1 кОм.
Следовательно, у каждого из них 6 В. Это простой пример делителя напряжения. Здесь пара частей делят напряжение, и благодаря этому можно получить необходимое напряжение.
Рассмотрим пример транзисторного усилителя.
Здесь R1 и R2 образуют делитель напряжения, действуют как делитель напряжения. Между этими двумя резисторами и базой транзистора протекает ток, который включает транзистор.
Это необходимо для того, чтобы он работал без искажений.
Параллельное включение
При параллельном подключении радиодеталей общее сопротивление цепи уменьшается. Если два резистора 1 кОм соединены параллельно, общее сопротивление будет меньше 0,5 кОм, т. Е. Сопротивление цепи (эквивалент) будет вдвое меньше меньшего.
В этой связи соблюдается первое правило Кирхгофа. Ток силой 1 А направлен в точку соединения, а в узле расходится в двух направлениях на 0,5 А.
Формулы расчета
Для двух резисторов:
Для большего:
Для течения параллельное соединение похоже на вторую дорогу или объезд. Такой тип связи еще называют сортировкой. Примером может служить амперметр. Чтобы увеличить шкалу показаний, просто подключите другой шунт параллельно резистору.
Его сопротивление рассчитывается по формуле:
Эквивалентное соединение
В схеме усилителя пара резистора R3 и конденсатора С2 подключена к эмиттеру транзистора VT1.
В этом случае VT1 и R3 соединены последовательно друг с другом. Зачем это нужно? При работе усилителя транзистор начинает нагреваться и его сопротивление уменьшается. R3, как и светодиод, предохраняет транзистор от перегрева. Сбалансируйте общее сопротивление, чтобы транзистор не искажал сигнал. Это называется режимом термостабилизации.
А конденсатор С2 подключен параллельно R3. А это необходимо для того, чтобы переменный сигнал проходил без потерь при нормальной работе усилителя. Вот как работает параллельный фильтр.
Если бы был только один R3, то мощность усилителя была бы намного меньше из-за того, что он принимает на себя переменное напряжение. И конденсатор проходит без потерь, но не пропускает постоянное напряжение.
Как измерить сопротивление резистора
У любого резистора есть сопротивление. Кто не знает, что такое сопротивление и как его измеряют, срочно читаем эту статью. Сопротивление измеряется в Ом. Но как узнать сопротивление резистора? Есть прямые и косвенные методы.
Прямой метод самый простой. Нам нужно взять мультиметр и измерить только сопротивление резистора. Давайте посмотрим, как все это выглядит. Беру мультиметр, ставлю ручку измерения сопротивления и цепляюсь за выводы резистора.
Измерение сопротивления
Я взял сопротивление на 1 кОм. Он мне показал 976 Ом, что в принципе тоже нормально, так как у таких резисторов всегда есть некоторая погрешность.
Косвенным методом измерения является то, что мы рассчитаем сопротивление резистора по закону Ома.
Следовательно, чтобы узнать сопротивление резистора, нам нужно разделить напряжение на резисторе на ток, протекающий через резистор. Все очень просто!
Допустим, я хочу узнать сопротивление нити накала лампочки, когда она излучает свет. Думаю, некоторые из вас знают, что сопротивление холодной и горячей вольфрамовой нити – это совершенно разные сопротивления. Я не могу измерить вольфрамовую нить накаливания лампы накаливания с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления, верно? Поэтому эта формула нам очень подходит
Давайте выясним на собственном опыте. У меня есть лабораторный блок питания, который сразу показывает напряжение и ток, протекающие через нагрузку. Беру лампу, выставляю на блоке питания напряжение, которое написано на самой лампе, и подключаю к клеммам блока питания.
Потребляемый ток лампой накаливания
Таким образом, получается, что на выводах лампы теперь напряжение 12 Вольт, а ток, протекающий в цепи, а значит, и через лампу, составляет 0,71 Ампер.
Получаем, что сопротивление нити накаливания лампы в данном случае равно.
Термисторы, варисторы и фоторезисторы.
Помимо реостатов и потенциометров, существуют и другие типы резисторов: термисторы, варисторы и фоторезисторы. Это интересно, но термисторы в свою очередь делятся на термисторы и позисторы. Позистор – это термистор, сопротивление которого увеличивается с увеличением температуры окружающей среды. Для термисторов, однако, чем выше температура вокруг них, тем ниже сопротивление. Это свойство именуется ТКС – коэффициент термического сопротивления.
В зависимости от ТКС (отрицательного или положительного) термисторы обозначены на схеме следующим образом:
Следующий особый класс резисторов – варисторы. Они изменяют силу сопротивления в зависимости от приложенного к ним напряжения. Вы можете увидеть, как выглядят варисторы, на изображении ниже
Зная свойства варистора, можно догадаться, что такой резистор защищает электрическую цепь от перенапряжения. На схемах варисторы обозначены следующим образом:
В зависимости от интенсивности освещения резисторы другого типа – фоторезисторы – меняют свое сопротивление
И неважно, какой источник света: искусственный или естественный. Их особенность еще и в том, что в них течет ток как в ту, так и в другую сторону, то есть еще говорят, что фоторезисторы не имеют pn перехода
Фоторезисторы выглядят так:
А на схемах они представлены следующим образом:
Сегодня невозможно изготовить любое электронное устройство, хотя бы функциональное, без резисторов. Их используют везде: от компьютеров до систем безопасности.
Фильтры и резисторы
Фильтры могут быть изготовлены с использованием резисторов и конденсаторов. Так называются RC-фильтры.
Например, рассмотрим фильтр нижних частот и фильтр верхних частот.
В схеме фильтра нижних частот конденсатор C1 поглощает высокочастотные токи. Его сопротивление им намного меньше, чем у груза. Отвести нагрузку. Следовательно, можно получить низкую частоту, отделив от нее все высокие составляющие.
В фильтре высоких частот все наоборот. Высокие частоты свободно проходят через C1, а если в сигнале есть низкие частоты, то они проходят через R1.
Такие фильтры бывают разной конструкции. П-образный, Г-образный и др. индуктор или индуктивность могут конкурировать с резистором. У них меньше активное сопротивление, но больше реактивность. Это снижает потери сопротивления.
Виды резисторов
В радиоэлектронной промышленности используется множество типов резисторов. Давайте разберемся с основными.
Постоянные резисторы
Постоянные резисторы выглядят так:
Слева мы видим большой зеленый резистор, который рассеивает много энергии. Справа находится небольшой SMD-резистор, который рассеивает очень мало энергии, но в то же время отлично выполняет свою функцию. О том, как определить сопротивление резистора, вы можете прочитать в статье с маркировкой резисторов.
Вот как выглядит постоянный резистор в электрических цепях:
Наш отечественный образ резистора изображен в виде прямоугольника (слева), а заморская версия (справа), или как говорят – буржуйская, используется в зарубежных радиосхемах.
Вот как обозначены мощности на советских резисторах:
Кроме того, мощность обозначена римскими цифрами. V – 5 Вт, X – 10 Вт, L -50 Вт и т.д.
Какие еще типы резисторов есть? Давайте посмотрим на самые распространенные:
20 Вт с кабелями, 20 Вт с монтажными проушинами, 30 Вт со стеклянной эмалью, 5 Вт и 20 Вт с монтажными проушинами
1, 3, 5 ватт керамический; 5,10,25, 50 Вт с кондуктивным теплообменом
углеродная структура 2, 1, 0,5, 0,25, 0,125 Вт; Резисторы SMD типоразмера 2010, 1206, 0805, 0603,0402; SMD резисторная сеть, 6,8,10 контактные резисторные сети для сквозной проводки, резистор в DIP корпусе
Переменные резисторы
Переменные резисторы выглядят так:
Схемы обозначены следующим образом:
Соответственно отечественная и зарубежная версии.
А вот их распиновка (распиновка):
Переменный резистор, регулирующий напряжение, называется потенциометром, а регулирующий ток – реостатом. Здесь, соответственно, установлен принцип делителя напряжения и делителя тока. Разница между потенциометром и реостатом заключается в схеме подключения самого переменного резистора. В схеме с реостатом в переменном резисторе соединены средний и крайний выводы.
Переменные резисторы, сопротивление которых можно изменить только с помощью отвертки или шестигранного ключа, называются переменными резисторами сдвига. В них есть специальные гнезда для регулировки сопротивления (отмечены красной рамкой):
А так обозначаются отсечные резисторы и схемы их включения в режиме реостата и потенциометра.
Термисторы
Термисторы представляют собой резисторы на основе полупроводников. Их сопротивление сильно зависит от температуры окружающей среды. Есть такой важный параметр термисторов, как ТКС – коэффициент термического сопротивления. Проще говоря, этот коэффициент показывает, насколько изменится сопротивление термистора при изменении температуры окружающей среды.
Этот коэффициент может быть отрицательным или положительным. Если TCS отрицательный, этот термистор называется термистором, а если TCS положительный, этот термистор называется позистором. У термисторов сопротивление уменьшается при повышении температуры окружающей среды. В позисторах при повышении температуры окружающей среды увеличивается и сопротивление.
Поскольку термисторы имеют отрицательный коэффициент (NTC – отрицательный температурный коэффициент), а позисторы – положительный коэффициент (PTC – положительный температурный коэффициент), они будут обозначены на диаграммах соответственно.
Варисторы
Также существует особый класс резисторов, резко меняющих свое сопротивление при повышении напряжения – это варисторы.
Это свойство варисторов широко используется для защиты от перенапряжения в цепи, а также от импульсных перенапряжений. Допустим, у нас есть “сдутое” напряжение. Все это дело «выбило» варистор и сразу же резко изменило сопротивление с обратной стороны. Поскольку сопротивление варистора стало очень маленьким, весь электрический ток немедленно начнет протекать через него, тем самым защищая главную цепь электронного устройства. В этом случае варистор берет на себя всю мощность импульса и чаще всего расплачивается за это своей жизнью, поэтому горит плотно
На схемах варисторы обозначены так:
Фоторезисторы
Фоторезисторы тоже очень популярны. Они меняют свое сопротивление, когда вы проливаете на них свет. Для этих целей можно использовать как солнечный свет, так и искусственный свет, например, от фонарика.
На схемах они обозначены так:
Тензорезисторы
Принцип их действия основан на удлинении тонких печатных проводников. При растяжении они становятся еще тоньше. Это как вытащить кусок жевательной резинки. Чем больше вы ее вынимаете, тем тоньше становится. А как известно, чем тоньше проводник, тем большее сопротивление у него.
На схемах тензодатчик выглядит так:
Ну, как вы уже догадались, тензодатчики используются в электронных весах, а также в различных датчиках, где применяется какое-либо давление или сила.
Как работает вентилятор печки
Вентилятор системы обогрева салона автомобиля представляет собой обычный двигатель переменного тока. Это может быть как простейший осевой вентилятор, так и диаметральный вариант, который чаще всего устанавливается на современных автомобилях. Устройство внутренней части вентилятора печки ничем не отличается от устройства обычного электродвигателя переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.
Больший интерес для нас представляет работа электродвигателя на разных скоростях. Реализуется эта возможность включением в схему дополнительного сопротивления. Резисторы увеличивают сопротивление, что приводит к уменьшению протекающей в цепи силы тока. Следовательно, вентилятор начинает вращаться медленней. Номинал резистора определяет, насколько сильным будет падение тока в цепи. Последняя скорость вентилятора является прямой, поскольку в цепь не включено сопротивление. Это позволяет вентилятору отопителя оставаться работоспособным, даже если сопротивление вышло из строя.
