Pasivní součástky jsou základní části elektronických obvodů, které nevyrábějí elektrickou energii. Kde je najdeme a jaké je jejich využití?
Co jsou pasivní prvky?
Pasivní prvky, známé také jako pasivní součástky, jsou základními prvky v každém elektronickém obvodu. Slouží k ukládání, přenosu nebo rozptylu energie. Jak již název napovídá, nemají schopnost generovat nebo zesilovat energii a podle konstrukce se u nich předpokládají pouze ztráty elektrické energie. Důležité však je, že jsou schopny spotřebovávat energii. Pasivní komponenty hrají klíčovou roli při regulaci elektronických signálů.
Používají se k přerušení toku proudu v obvodu (pojistky), stabilizaci frekvence elektronických oscilátorů (rezonátory), k regulaci napětí v obvodu (rezistory), fungují jako nastavitelné děliče napětí (potenciometry) nebo prvky pro filtraci signálu (induktory/čočky).
Jak je vidět, pasivní součástky se v elektronice používají různými způsoby. Tyto typy součástek fungují jako opak aktivních (činných) elektronických součástek, které zesilují zesílení napětí v určitém elektronickém obvodu a slouží jako měniče energie na elektromotorickou sílu.
Příklady pasivních prvků
Pasivní komponenty se běžně používají pro různé obvody v elektrických a elektronických zařízeních. Jak již bylo zmíněno, plní řadu funkcí. Jaké příklady pasivních prvků můžeme zdůraznit?
Cívky
Cívky jsou pasivní indukční prvky, které nemají vliv na elektrický signál. Jedná se o základní pasivní prvek v elektronice, který se skládá z drátu ovinutého do spirály (“závit”). Cívky se používají k filtrování hluku nebo k uvedení elektromagnetů do pohybu. Naproti tomu cívky napájené proudem lze použít k vytvoření magnetického pole nebo k jeho vyrovnání. Vyskytují se také ve formě tlumivek, které ovlivňují proud tekoucí v obvodu, nebo jako tlumivky. Cívky mohou být zapojeny sériově nebo paralelně.
Tlumivky
Tlumivky jsou induktory, které chrání před náhlými změnami elektrického proudu. Tlumivky ze své konstrukce nespotřebovávají aktivní energii, tj. jsou to pasivní prvky. Většina modelů dostupných na trhu je však ztrátová na velmi nízké úrovni. Tlumivky obsahují feromagnetická jádra vyrobená z materiálů vyznačujících se vysokou magnetickou permeabilitou. Tlumivky obvykle pracují s kondenzátory. Toto řešení umožňuje použití dolnopropustného filtru nebo prvku pro zpracování signálu.
Pojistky
Pojistky jsou malé součástky, které slouží k ochraně konkrétního zařízení před určitým nebezpečným faktorem. Pojistka je pasivní prvek, který se obvykle používá k přerušení obvodu při detekci přetížení a překročení bezpečné úrovně.
Rozlišujeme dva typy pasivních pojistek, které se běžně používají v elektronice a elektrotechnickém průmyslu. Jedná se o:
- pojistky tavné – uvnitř tohoto typu součástky je elektrický vodič, který se v důsledku průtoku proudu zahřeje na určitou teplotu. Pokud teplota tavné pojistky překročí určitou úroveň, změní tavná pojistka svůj agregační stav, a tím přeruší obvod. Pojistka se skládá z nosiče, krytu, pojistkové vložky, pojistkové základny a kalibrační vložky. Jedná se o nejběžnější typ pojistek, které se vyskytují v domácích instalacích, spotřebičích denní potřeby a v automobilovém průmyslu;
- plynové pojistky – jejich způsob činnosti je podobný jako u pojistek, ale elektrický vodič je uzavřen ve skleněné nebo kovové trubičce obsahující plyn. Při detekci přetížení se tavidlo roztaví a plyn je pod tlakem vyfouknut, což pomáhá uhasit oblouk. Taková pojistka se běžně používá v sítích vysokého a středního napětí.
Rezonátory
Rezonátory jsou pasivní prvky, které se používají k udržování nebo generování oscilací (časově určená změna určité hodnoty vzhledem k jiné veličině) při dané frekvenci. Tyto pasivní součástky se běžně používají v elektronice, elektrotechnice a telekomunikacích. Obvykle se používají ke stabilizaci frekvence signálu, filtrování frekvence nebo generování signálu o určité frekvenci. Elektrické rezonátory využívají kmitání proudu a napětí v elektrickém obvodu. Rozlišujeme také mechanické, akustické a optické rezonátory, které se však v elektrotechnice a elektronice nepoužívají.
Rezistory
Další typy pasivních komponent, se kterými přicházíme denně do styku, jsou. rezistory jinak známé jako elektrické rezistory. Rezistory se používají k omezení proudu tekoucího v obvodu snížením napětí v důsledku přeměny na tepelnou energii. Rezistory kladou průtoku proudu odpor, který závisí na specifických vlastnostech jednotlivých modelů. Stupeň odporu je ovlivněn použitým materiálem, délkou rezistorů a jejich průřezem. Rezistory spotřebovávají pouze energii potřebnou k výrobě tepla pro omezení napětí. Rezistory se popisují pomocí několika parametrů, jako jsou:
- jmenovitý výkon – určuje výkon, při kterém je rezistor schopen pracovat po delší dobu, aniž by došlo k ovlivnění jeho vlastností;
- jmenovitý odpor – jedná se o hodnotu odporu, při které bude rezistor pracovat nejoptimálněji;
- tolerance – tento parametr popisuje, v jakých odchylkách od standardů napětí bude rezistor pracovat správně;
- Hraniční napětí – určuje maximální napětí, které rezistor vydrží;
- Teplotní součinitel odporu – tento parametr určuje součinitele odporu a jeho vliv na změnu teploty rezistoru.
Potenciometry
Potenciometry se běžně používají v audio průmyslu. Právě jimi nastavujeme hlasitost rozhlasového přijímače, stereofonní soupravy nebo gramofonu nebo nastavujeme frekvenci rozhlasových vln. Mohou mít podobu číselníku nebo posuvníku. Potenciometry mají podobu samostatného prvku, který je nastavitelným děličem napětí a umožňuje dosáhnout poměru mezi vstupním a výstupním napětím. Otáčením knoflíku nebo pohybem posuvníku se mění odpor, což umožňuje velmi přesné nastavení úrovně signálu. Potenciometry jsou mnohem přesnější než tlačítka.
