Direnç Nedir? Direnç Renk Kodları

Direnç, elektrik akımına karşı gösterilen zorluk anlamına gelmektedir. Pasif bir elektrik bileşenidir. Direnç ohm (Ω) cinsinden ölçülür. Bir ohm, bir amperlik (A) akım terminalleri arasında bir volt (V) gerilimle bir dirençten geçtiğinde oluşan dirençtir. Akım, terminal uçlarındaki voltajla orantılıdır. Bun ohm yasası denmektedir ve bu şekilde temsil edilmektedir:

Direnç(R)=Gerilim(V)/Akım(I)

Dirençler birçok amaç için kullanılır. Birkaç örnek, elektrik akımının sınırlandırılması, voltaj bölünmesi, ısı üretimi, eşleştirme ve yükleme devreleri, kazanç kontrolü ve zaman sabitlerinin ayarlanmasını içerir. Dokuzdan fazla büyüklük sırası aralığında direnç değerleri ile ticari olarak temin edilebilirler. Trenlerden gelen kinetik enerjiyi dağıtmak için elektrikli frenler olarak kullanılabilirler veya elektronik için bir milimetre kareden daha küçük olabilirler.

Direnç Tanımı ve Sembolü

Uluslararası IEC sembolü, soldaki şekilde gösterildiği gibi her iki ucunda uçları olan dikdörtgen bir şekildir. ABD'de ANSI standardı çok yaygındır ve zikzak çizgi olarak sabit bir direnci temsil eder (sağda gösterilmiştir).

IEC Sabit Direnç Sembolü	NSI Sabit Direnç Sembolü

Malzemelere ve Tiplere Genel Bakış

Dirençler, fonksiyonel tip ve direnç malzemesine göre ayrılabilir. Türler için aşağıdaki döküm yapılabilir:

• Sabit Dirençler,
• Değişken Dirençler,
  • Potansiyometre
  • Reosta
  • Trimpot
• Direnç değerinin fiziksel bir niceliğe bağlı olduğu dirençler:
  • Termistörler (NTC ve PTC) - direnç, sıcaklığın bir fonksiyonudur
  • Foto Dirençler  - direnç, ışık seviyesinin bir fonksiyonudur
  • Varistörler  - direnç voltajın bir fonksiyonudur
  • Manyeto Dirençler  - direnç manyetik alanın bir fonksiyonudur
  • Gerinim ölçerler - direnç mekanik yükün bir fonksiyonudur

Bu türlerin her biri için standart bir sembol mevcuttur. Malzemeye ve üretim sürecine göre başka bir döküm yapılabilir:

• Karbon bileşimi
• Karbon filmi
• Metal film
• Metal Oksit filmi
• Tel yarası
• Folyo

Malzeme teknolojisi seçimi, direnç amacına özeldir. Genellikle maliyet, hassasiyet, güç ve diğer gereksinimler arasında bir ödünleşimdir. Örneğin, karbon bileşimi, düşük hassasiyetli bir direnç oluşturan çok eski bir üretim tekniğidir, ancak yine de yüksek enerji darbelerinin meydana geldiği belirli uygulamalar için kullanılmaktadır. Karbon bileşimi dirençleri, ince karbon parçacıkları ve iletken olmayan bir seramik karışımından yapılmış bir gövdeye sahiptir.

Karbon film tekniği, karbon bileşimi dirençlerinden daha iyi toleranslı (daha az direnç değeri değişimi) dirençler oluşturur. Bunlar, çevresinde ince bir karbon film tabakası bulunan iletken olmayan bir çubuktan yapılmıştır. Direnç değerini artırmak ve kontrol etmek için bu katmana spiral kesim yapılır.

Metal ve metal oksit film günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır ve stabilite ve tolerans açısından daha iyi özelliklere sahiptir. Ayrıca, sıcaklık değişimlerinden daha az etkilenirler. Karbon film dirençleri gibi, silindirik bir gövdenin etrafında dirençli bir film ile inşa edilirler. Metal oksit film genellikle daha dayanıklıdır.

Wirewound dirençler muhtemelen en eski tiptir ve hem yüksek hassasiyet hem de yüksek güç uygulamaları için kullanılabilir. Nikel krom gibi özel bir metal alaşımlı telin iletken olmayan bir çekirdeğin etrafına sarılmasıyla yapılırlar. Dayanıklı, doğru ve çok düşük direnç değerine sahip olabilirler. Bir dezavantaj, yüksek frekanslarda parazitik reaktanstan muzdarip olmalarıdır.

Hassasiyet ve kararlılıkla ilgili en yüksek gereksinimler için metal folyo dirençler kullanılır. Özel bir alaşım soğuk haddelenmiş filmin seramik bir alt tabaka üzerine yapıştırılmasıyla inşa edilirler.

Direnç Özellikleri

Uygulamaya bağlı olarak, elektrik mühendisi direncin farklı özelliklerini belirler . Birincil amaç, elektrik akımının akışını sınırlamaktır; bu nedenle anahtar parametre direnç değeridir. Bu değerin üretim doğruluğu, direnç toleransı ile belirtilir ve direnç değerinin yüzdesi olarak ifade edilir (örneğin ±%5). Uzun süreli kararlılık veya sıcaklık katsayısı gibi direnç değerini etkileyen diğer birçok parametre belirtilebilir . Genellikle yüksek hassasiyetli uygulamalarda belirtilen sıcaklık katsayısı, mekanik tasarımın yanı sıra dirençli malzeme tarafından belirlenir.

Radyo elektroniği gibi yüksek frekanslı devrelerde parazit kapasitans ve endüktans istenmeyen etkilere yol açabilir. Folyo dirençleri genellikle düşük bir parazitik reaktansa sahipken, tel sargılı dirençler en kötüleri arasındadır. Ses yükselticileri gibi doğru uygulamalar için direncin elektrik gürültüsü  mümkün olduğunca düşük olmalıdır. Bu genellikle 1 MHz bant genişliği için uygulanan voltajın volt başına mikrovolt gürültüsü olarak belirtilir. Yüksek güçlü uygulamalar için güç derecesi önemli. Bu, bileşenin özelliklerini değiştirmeden veya hasar vermeden kaldırabileceği maksimum çalışma gücünü belirtir. Güç derecesi genellikle oda sıcaklığındaki serbest havada belirtilir. Daha yüksek güç değerleri, daha büyük bir boyut gerektirir ve hatta ısı emiciler gerektirebilir. Diğer birçok özellik tasarım spesifikasyonunda rol oynayabilir. Örnekler, maksimum voltaj veya darbe kararlılığıdır. Yüksek voltaj dalgalanmalarının meydana gelebileceği durumlarda bu önemli bir özelliktir.

Bazen sadece elektriksel özellikler önemli olmakla kalmaz, aynı zamanda tasarımcının zorlu ortamlardaki mekanik sağlamlığı da dikkate alması gerekir. Askeri standartlar bazen mekanik gücü veya arıza oranını tanımlamak için rehberlik sunar.

Direnç Standartları

Dirençler için birçok standart mevcuttur. Standartlar, önemli özellikleri ölçmenin ve nicelleştirmenin yollarını tanımlar. Fiziksel boyut ve direnç değerleri için başka normlar mevcuttur. Muhtemelen en iyi bilinen standart, eksenel kurşunlu dirençler için renk kodu işaretidir.

Direnç Renk Kodu

IEC 60062 işaretleme koduna göre %2 toleranslı 5600 ohm dirençli direnç.

Direnç değeri ve tolerans, bileşen gövdesinin etrafında birkaç renkli bantla belirtilir. Elektronik bileşenlerin bu markalama tekniği 1920'lerde zaten geliştirildi. Baskı teknolojisi hala çok gelişmiş değildi, bu da küçük bileşenler üzerinde basılı sayısal kodları çok zorlaştırıyordu. Günümüzde direnç renk kodları , bir watt'a kadar olan çoğu eksenel direnç için hala kullanılmaktadır. Yukarıdaki şekilde, dört renk bandı ile bir örnek gösterilmektedir. Bu örnekte, ilk iki bant direnç değerinin anlamlı basamaklarını belirler, üçüncü bant çarpma faktörüdür ve dördüncü bant toleransı verir. Her renk farklı bir sayıyı temsil eder ve bir direnç renk kodu tablosunda veya bir direnç renk kodu hesaplayıcısı kullanılarak aranabilir .

Direnç Renk Kodu Hesaplayıcı

Renk kodu, bu hesap makinesi kullanılarak kolayca çözülebilir.

Direnç Renk Kodu Hesaplayıcı

Direnç Değerleri (Tercih edilen değerler)

1950'lerde, artan direnç üretimi, standart direnç değerlerine olan ihtiyacı yarattı. Direnç değerleri aralığı, tercih edilen değerler olarak adlandırılan değerlerle standardize edilmiştir . Tercih edilen değerler E serisinde tanımlanmıştır. Bir E serisinde, her değer bir öncekinden belirli bir yüzde daha yüksektir. Farklı toleranslar için çeşitli E-serisi mevcuttur.

SMD Dirençleri

SMD (Surface Mount Device) dirençleri için , bileşenler renk kodlaması için çok küçük olduğundan sayısal bir kod kullanılır. SMD dirençleri, kurşunlu dirençlerde olduğu gibi, öncelikli olarak tercih edilen değerlerde mevcuttur. Bileşenin boyutu (uzunluk ve genişlik) de standartlaştırılmıştır ve direnç paketi olarak anılır. Yandaki görselde bir PCB üzerinde yer alan bir SMD direnci örneğini görüyoruz. "331" işareti, direncin 33Ω x 10 ¹ = 330 Ω değerinde olduğu anlamına gelir.

Direnç Uygulamaları

Dirençlerin uygulama alanlarında büyük farklılıklar vardır; dijital elektronikteki hassas bileşenlerden fiziksel miktarlar için ölçüm cihazlarına kadar. Birkaç popüler kullanım aşağıda açıklanmıştır.

Seri ve Paralel Bağlı Dirençler

Elektronik devrelerde dirençler genellikle seri veya paralel bağlanır. Örneğin bir devre tasarımcısı, belirli bir direnç değerine ulaşmak için birkaç direnci standart değerlerle ( E-serisi ) birleştirebilir. Seri bağlantılar için, her bir dirençten geçen akım aynıdır ve eşdeğer direnç, tek tek dirençlerin toplamına eşittir. Paralel bağlantılar için her bir direnç üzerindeki voltaj aynıdır. Eşdeğer direncin tersi, tüm paralel dirençler için ters değerlerin toplamına eşittir. Paralel dirençler ve seri dirençler makaleleri  , bu kavramlara ve hesaplama örneklerine ayrıntılı bir giriş sağlar. Daha da karmaşık ağları çözmek için Kirchhoff'un devre yasalarıKullanılabilir.

Elektrik Akımını Ölçün (Şönt Direnci)

Elektrik akımı, devreye seri bağlı, bilinen bir dirence sahip hassas bir direnç üzerindeki voltaj düşüşü ölçülerek hesaplanabilir. Akım, Ohm kanunu kullanılarak hesaplanır. Buna ampermetre veya şönt direnç denir . Genellikle bu, düşük direnç değerine sahip yüksek hassasiyetli bir manganin direncidir.

LED'ler İçin Dirençler

LED ışıkların çalışması için belirli bir akım gerekir. Çok düşük bir akım LED'i yakmaz, çok yüksek akım ise cihazı yakabilir. Bu nedenle, akımı ayarlamak için genellikle dirençlerle seri olarak bağlanırlar. Bunlara balast dirençleri denir ve devredeki akımı pasif olarak düzenler.

Blower Motor Direnci

Otomobillerde havalandırma sistemi, üfleyici motor tarafından tahrik edilen bir fan tarafından çalıştırılır. Fan hızını kontrol etmek için özel bir direnç kullanılır. Buna üfleyici motor direnci denir . Farklı tasarımlar kullanılmaktadır. Bir tasarım, her fan hızı için bir dizi farklı boyutta kablolu dirençtir. Başka bir tasarım, baskılı devre kartı üzerinde tam entegre bir devre içerir.

Kaynak: https://eepower.com/resistor-guide/resistor-fundamentals/what-is-a-resistor