Čárový kód rezistorů používá barevné pruhy a umožňuje identifikovat rezistory podle hodnoty odporu a procentuální tolerance.
Rezistory lze nalézt na domácím i zahraničním trhu, diverzifikované z hlediska jednotlivých parametrů. Lze je použít v široké škále elektronických systémů a elektrických obvodů k omezení průtoku elektrického proudu a úbytku napětí mnoha více či méně sofistikovanými způsoby. Aby rezistor v praxi dobře fungoval, musí být vybrán z hlediska svého nejdůležitějšího parametru, odporu – jeho jednotkou je 1Ω (Ohm; často se nesprávně píše Ohm jako jméno autora fyzikálního Ohmova zákonazákona, George Ohm). Komerčně dostupné rezistory se vyrábějí v mnoha hodnotách odporu – od jednotlivých ohmů (od 0Ω) až po stovky milionů ohmů (MΩ).
Bylo by zcela nepraktické mít rezistory s každou přirozenou hodnotou, tj. 1Ω, 2Ω, 3Ω atd. Místo toho výrobci vyrábějí modely v hodnotách, které jsou označeny podle tzv. preferovaných hodnot a podle přesně definované typové řady. Nejčastěji lze hodnotu odporu rezistorů odečíst pomocí barevného čárového kódu, který je vytištěn na jejich těle.
Hodnotu odporu, toleranci a maximální ztrátový výkon lze také vytisknout přímo na pouzdro rezistoru, pokud je dostatečně velké, aby bylo možné parametry bezchybně odečíst. Toto řešení se používá například u výkonových rezistorů, které jsou často umístěny v radiátoru, aby se usnadnil odvod tepla. U většiny drátových rezistorů do 1 W se vzhledem k omezením daným geometrickými rozměry pouzdra obvykle používá barevný čárový kód, který udává hodnotu odporu, procentuální toleranci a přípustný ztrátový výkon.
Rezistory – nadčasové elektronické součástky s vysokou univerzálností
Před vývojem rezistorů, které známe dnes, se mnoho vědců podrobně zabývalo zkoumáním podstaty odporu krátce poté byly vyvinuty matematické a fyzikální základy a metodika pro studium elektrovodivosti v mnoha typech materiálů. Následoval objev elektrického proudu. Zatímco materiály jako měď, zlato, stříbro nebo hliník se ukázaly jako velmi dobré vodiče elektrického proudu s nízkým odporem a rezistencí, které navíc závisí na geometrii vodivého prvku, sklo, keramika, porcelán nebo plasty vykazovaly špatnou elektrickou vodivost a vysoký odpor a rezistivitu, a tedy velmi dobré elektroizolační vlastnosti. Přesto žili vědci, inženýři a průmyslníci po desetiletí v obavách o vlastnosti izolačních materiálů a jejich spolehlivost a bezpečnou funkci.
To platilo až do roku 1961, kdy afroamerický inženýr Otis Frank Boykin (1920-1982) vyvinul první rezistor, který umožňoval přesné omezení průtoku elektrického proudu vodičem. Vynález inženýra Boykina se vyznačoval vysokou odolností vůči vnějším podmínkám prostředí a rychle si získal oblibu v zařízeních pro americkou armádu, v počítačovém vybavení IBM a v mnoha aplikacích spotřební elektroniky. Od té doby lze rezistory nalézt ať už v elektronickém budíku, na základní desce jakéhokoli počítače nebo v konstrukci samonaváděcí rakety.
Rezistory jsou jedním ze základních stavebních prvků elektrických obvodů. Používají se ve vnitřních strukturách polovodičových součástek, kde o výsledku procesu rozhoduje napětí v řádu jednotek mikrovoltů (μV) – např. ve vysoce přesných elektromedicínských přístrojích pro zkoumání bioelektrické aktivity mozku pomocí EEG (elektroencefalografie) až po monstrózní vysokonapěťové laboratorní generátory pro testování obvodů používaných v elektroenergetice.
Izolátory oddělující pracovní vodiče od nosné konstrukce musí být schopny odolat bleskovému výboji o napětí několika megavoltů (MV), což je desettisíckrát více než napětí v domácí elektrické zásuvce. Komerční elektronická zařízení od druhé poloviny 20. století do současnosti ukazují, že rezistory jsou v jejich konstrukci téměř nepostradatelné. V pasivních zařízeních mají za úkol rozptylovat energii přeměnou elektrické energie na tepelnou, zatímco v aktivních aplikacích se mohou uplatnit například při regulaci proudového odběru LED žárovky nebo v zesilovacích stupních založených na principu tranzistorů.
Další běžné použití rezistorů je ochrana obvodů před nadproudy a přepětím a v mikrokontrolérech k zabránění rušení vstupních/výstupních portů připojením vodičů mikrokontroléru k napájecí zemi nebo k napájecímu napětí nepřímo přes pull-up rezistor. Ve spolupráci s dalšími pasivními prvky – kondenzátory – tvoří rezistory časovací obvody, s jejichž pomocí můžeme vytvářet aplikace, jako jsou generátory zvuku nebo blikání LED diody. Pokud náš elektronický obvod vyžaduje, aby do některých bloků bylo přivedeno napětí, které je nižší než napájecí napětí, pak můžeme toto napětí získat kaskádováním rezistorů, čímž vytvoříme jednoduchý a spolehlivě fungující rezistorový dělič napětí.
Abychom mohli volně vybrat správné rezistory pro naši aplikaci, i když máme analogový ohmmetr nebo digitální měřič s funkcí měření odporu, je užitečné naučit se číst hodnoty odporu rezistorů z barevného čárového kódu vytištěného na jejich pouzdrech. V tomto článku si nastíníme konvenci pro označování rezistorů čárovým kódem.
Barvy použité v čárovém kódu rezistoru a jejich matematická interpretace
Barevný čárový kód byl zaveden ve 20. letech 20. století a oficiálně normalizován v roce 1952 Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC). Jeho zavedení umožnilo identifikovat parametry rezistorů bez ohledu na jejich velikost. Čárový kód se skládá z barevných kroužků vytištěných na pouzdře rezistoru. Jejich barvy a pořadí umístění představují hodnotu odporu rezistoru a jeho procentuální toleranci. Čtení čárového kódu na pouzdru rezistoru by mělo probíhat zleva doprava. Čárka, která je nejširší a nejblíže k okraji pouzdra, tj. nejblíže k jednomu ze dvou vývodů rezistoru, označuje první významnou číslici, zatímco poslední pruh vpravo označuje procentuální toleranci. Barvy sloupců odpovídají konkrétním číselným hodnotám podle tabulky (T2.1).
První čárka zleva na pouzdru rezistoru označuje první významnou číslici jeho hodnoty odporu bez ohledu na řád. Druhý pruh označuje druhou významnou číslici hodnoty odporu, resp. Předposlední sloupec označuje násobitel, jehož základem mocniny je číslo 10, a poslední sloupec označuje procentuální toleranci odporu rezistoru.
Tabulka T2.1 – interpretace čárového kódu rezistoru
| Barva pásku | Digitální značení | Multiplikátor | Tolerance |
| Černá | 0 | x100 = x1 | Nevztahuje se |
| Hnědá | 1 | x101 = x10 | ±1% |
| Červená | 2 | x102 = x100 | ±2% |
| Oranžová | 3 | x103 = x1000 | Nevztahuje se |
| Žlutá | 4 | x104 = x10000 | Nevztahuje se |
| Zelená | 5 | x105 = x100000 | ±0.5% |
| Modrá | 6 | x106 = x1000000 | ±0.25% |
| Fialová | 7 | x107 = x10000000 | ±0.1% |
| Šedá | 8 | Nevztahuje se | ±0.05% |
| Bílá | 9 | Nevztahuje se | Nevztahuje se |
| Zlatá | Nevztahuje se | x10-1 = x0,1 | ±5% |
| Stříbrná | Nevztahuje se | x10-2 = x0,01 | ±10% |
| Bezbarvná | Nevztahuje se | Nevztahuje se | ±20% |
Výpočet odporu rezistorů na základě čárového kódu
Čárový kód je velmi pohodlný způsob, který pomáhá identifikovat rezistory při práci v elektrotechnické dílně, ale abyste se v jeho používání zdokonalili, je třeba nejprve pochopit jeho principy na praktických příkladech. Pro začátek si s odkazem na tabulku (T2.1) ukažme příklad uspořádání čárového kódu na pouzdru rezistoru, na obr. (3.1):
Obr. 3.1 – Uspořádání příkladu čárového kódu na pouzdru rezistoru a jeho interpretace
Nyní dekódujeme rezistor znázorněný na obr. (3.1), přičemž postupně odečteme barvy čar na jeho pouzdře a porovnáme je s ,,digitálními” protějšky na základě údajů v tabulce (T2.1):
- První významná číslice – žlutá = 4
- Druhá významná číslice – fialová = 7
- Třetí významná číslice – černá = 0
- Násobitel – červená = x102 = x100
- Tolerance – hnědá barva = ±1 %.
Nakonec vypočítáme hodnotu odporu rezistoru:
- žlutá fialová černá červená = 4 7 0 x 100 = 470 * 100 = 47000Ω = 47kΩ
Požadovaná hodnota rezistoru na obr. (3.1) je tedy 47 kΩ a poslední čárka na jeho pouzdře (hnědá) znamená, že rezistor je vyroben s tolerancí ±1 %.
Tolerance rezistoru – co to znamená?
Již víme, že rezistory se vyrábějí v různých hodnotách odporu a pouzdrech s různými geometrickými rozměry. Abychom měli rezistor se všemi možnými hodnotami, muselo by jich být nekonečně mnoho. Místo toho se rezistory vyrábějí podle takzvaných “preferovaných hodnot odporu”. preferovaných hodnot odporu a také podle přesně definované tolerance, která je v barevném kódu nejčastěji označena barvou posledního sloupce vpravo. Procentuální tolerance rezistoru definuje přípustnou procentuální odchylku jeho skutečné hodnoty odporu od hodnoty odporu, podle které měl být vyroben, a která je na jeho pouzdře obvykle vyznačena čárkami od první po předposlední. Jinými slovy se jedná o přípustný procentuální rozdíl mezi skutečnou hodnotou odporu rezistoru a jeho očekávanou hodnotou odporu, který může být záporný nebo kladný. Například na základě čárového kódu rezistoru, jehož model je znázorněn na obr. (3.1) a údajů v tabulce (T2.1) vyplývá, že byl vyroben s tolerancí ±1 %. Nyní uvedeme výpočty, které ukazují, jaké rozdíly mohou nastat mezi hodnotami odporu rezistorů se stejným čárovým kódem ilustrujícím očekávanou hodnotu odporu 47kΩ (47000Ω) s tolerancí ±1 %:
- Maximální přípustná hodnota odporu:
Rmax = 47000Ω + 0,01*47000Ω = 47000Ω + 470Ω = 47470Ω (4.1)
- Minimální přípustná hodnota odporu:
Rmin = 47000Ω – 0,01*47000Ω = 47000Ω – 470Ω = 46530Ω (4.2)
- Modul tolerančního rozdílu:
Rdiff = |Rmin – Rmax|= |46530 – 47470Ω| = |-940Ω| = 940Ω
V závislosti na aplikaci jsou vyžadovány rezistory vyrobené s přesně definovanými tolerancemi podle čárového kódu. Například v elektrických topných obvodech by rezistory se stejným odporem vyrobené s tolerancí ±20 % neměly výrazně ovlivnit funkci zařízení, zatímco elektronická zařízení využívající filtry, generátory a zesilovače, jako jsou elektroakustické zesilovače, měřicí systémy nebo radiokomunikační obvody, vyžadují rezistory s tolerancí ±2 %, ±1 % nebo dokonce nižší z důvodu priority přesné funkce aplikace, která může být kritická (např. vojenská zařízení, lékařská zařízení nebo aplikace pro rozsáhlou infrastrukturu, jako je doprava nebo napájení). Takové rezistory se rovněž vyznačují zanedbatelnými parazitními parametry, tj. Takové rezistory se rovněž vyznačují zanedbatelnými parazitními parametry, tj. indukčností a kapacitou.
Ještě více pásků!
K popisu hodnoty odporu rezistoru velmi často stačí tři čárky. Z popisu základního čárového kódu rezistorů víme, že první dvě čárky označují významné číslice hodnoty odporu a třetí čárka násobek hodnoty. Čtvrtý proužek symbolizuje procentuální toleranci. Pokud má rezistor na pouzdře pouze tři proužky, odpovídá to tomu, že je vyroben s tolerancí ±20 %. Komerčně dostupné jsou i přesnější rezistory s pěti pruhy na pouzdru, v takovém případě je matematickým vyjádřením třetího pruhu zleva třetí významné číslo a barva čtvrtého pruhu zase symbolizuje násobitel a pátý pruh procentuální toleranci. Další šestý pruh symbolizuje výrobcem deklarovanou životnost nebo teplotní faktor odolnosti měřený v ppm/K. Nejčastěji se šestý pruh objevuje v hnědé barvě a označuje, že změna teploty rezistoru na každých 10 °C (283,15 K) má za následek změnu odporu o 0,1 % jeho vlastního odporu při pokojové teplotě, tj. mezi 15 °C (288,15 K) a 25 °C (298,15 K).
BS1852: jiný standard kódování rezistorů
U většiny “velkých” výkonových rezistorů se místo barevného čárového kódu používá otisk na pouzdře obsahující informace o odporu, procentuální toleranci a maximálním ztrátovém výkonu. Protože v závislosti na podmínkách prostředí může dojít k poškození informačního otisku, které znemožní správné přečtení parametrů rezistoru (např. rozmazání čárky), byla vyvinuta a zavedena norma pod označením BS1852 (existuje také ekvivalent pod označením EN60062), podle níž je čárka nahrazena písmenem “K” nebo “M” pro označení násobícího faktoru pro odpory v řádu tisíců, resp. milionů ohmů. Pokud za významnými číslicemi následuje postupně písmeno “R” nebo není uvedeno žádné písmeno, odpovídá to násobícímu činiteli 1. Příklady kódování rezistorů podle normy BS1852 podle hodnoty odporu jsou následující:
- 0,39Ω ⇔ “R39” nebo “0R39”
- 6.8Ω ⇔ “6R8”
- 3.9Ω ⇔ “3R9”
- 82Ω ⇔ “82R”
- 220Ω ⇔ “220R” nebo “0K22”
- 3.3KΩ ⇔ “3K3”
- 2,7KΩ ⇔ “2K7”
- 47KΩ ⇔ “47K”
- 510KΩ ⇔ “510K” nebo “0M51”
- 2MΩ ⇔ “2M0”
V závislosti na výrobci je za označením odporu uvedeno další písmeno, které vyjadřuje toleranci rezistoru:
- “B” = ±0.1%
- “C” = ±0.25%
- “D” = ±0.5%
- “F” = ±1%
- “G” = ±2%
- “J” = ±5%
- “K” = ±10%
- “M” = ±20%
Při čtení tisku na kódovaném rezistoru BS1852 je třeba dbát na to, abyste nezaměnili symbol “K” odpovídající násobiči103 se symbolem “K” představujícím toleranci ±10 % a podobně symbol “M” odpovídající násobiči106 se symbolem “M” představujícím toleranci ±20 %.
SMD rezistory – jak se obejít bez čárového kódu?
V tomto článku jsme zatím představili metodiku dekódování rezistorů pro průchozí montáž (THT), které jsou nejčastěji opatřeny čárovým kódem. V případě rezistorů pro povrchovou montáž (SMD) se pro fyzické označení hodnoty odporu nepoužívá čárový kód, ale tří- nebo čtyřmístný kód – obvykle složený pouze z číslic, přičemž první dvě číslice jsou první dvě složkové číslice (významné číslice) hodnoty odporu rezistoru a třetí číslice je exponent mocniny se základem 10, což je násobek, kterým se musí vynásobit číslo tvořené složkovými číslicemi předcházejícími hodnotě exponentu. Například pro určení hodnoty odporu rezistoru SMD, na jehož pouzdře je vytištěno “104”, je třeba toto označení rozložit na prvočinitele:
- první významná číslice: 1
- druhá významná číslice: 0
- exponent násobitele: 4
a proveďte následující výpočty:
- 10Ω*104 = 10Ω*10000 = 100000Ω = 100kΩ (7.1)
Předpokládaný odpor SMD rezistoru s označením “104” je 100 kΩ. U SMD rezistorů s odporem ne menším než 10Ω a menším než 100Ω je však třetí číslice vytištěná na pouzdře “0” nebo se tato číslice jednoduše nevyskytuje. Například SMD rezistor s označením “820” nebo “82” by měl vykazovat odpor 82Ω. SMD rezistory s hodnotou odporu menší než 10Ω, jako je tomu v kódování BS1852, používají písmeno “R” jako desetinnou čárku – v takovém případě by SMD rezistor s označením “3R9” měl ukazovat odpor 3,9Ω. Naproti tomu rezistory SMD s označením “0” nebo “000” nebo “0000” jsou můstky s nulovým odporem v provedení pro povrchovou montáž.
Zajímavosti o rezistorech a drobné tipy
Kromě používání standardizovaných metod identifikace rezistorů je užitečné znát také několik zajímavostí, které nám pomohou rozšířit naše praktické i teoretické znalosti o rezistorech. U rezistorů používaných ve vysokonapěťových obvodech (tj. nad 1 kV) se pro účely identifikace hodnot jejich odporu upustilo od kovových barevných proužků, tj. zlatých a stříbrných. Od metalických barev zlaté a stříbrné bylo upuštěno za účelem identifikace hodnot jejich odporu a byly nahrazeny žlutou, resp. šedou barvou. Tímto způsobem se zabrání indukci elektrických polí lokálního charakteru u prvků se zlatým a stříbrným pruhem, které mohou vést k elektrickému průrazu.
Pokud je na rezistoru v pouzdře s průchozím tranzistorem (THT) vytištěn pouze jeden proužek černé barvy, je jeho odpor nulový. V procesu automatizované výroby elektroniky představují vynikající řešení, které eliminuje potřebu samostatného stroje, jenž instaluje propojky z hlediska schémat zapojení, které se nijak neliší od rezistorů s nulovým odporem. Výhodou tohoto přístupu je také snížení výrobních nákladů. U speciálních rezistorů určených pro vojenskou elektroniku symbolizuje dodatečný pátý pruh stupeň spolehlivosti rezistoru, tj. procentuální pravděpodobnost poruchy na 1 000 hodin provozu. Takové řešení se v zařízeních spotřební elektroniky vyskytuje velmi zřídka.
Dobře, zkusím to s touto elektronikou.
Super, ale kde mám začít...?
Teoretické znalosti nestačí – je třeba je obohatit praxí. Ve skutečnosti by měly jít ruku v ruce. Jak to udělat krok za krokem, od úplného začátečníka? Když je vše uspořádáno a vzájemně se doplňuje, učení se novým tématům se stává čistým potěšením.
Polské kurzy a knihy Forbot již vyzkoušely tisíce lidí. Právě s nimi se rodí noví odborníci na elektroniku. Podívejte se k nám – máme jich desítky a vzdělávací základna pro elektroniky, programátory a robotiky se neustále rozrůstá!
