Weerstand

Een eerste onderdeel dat in de elektronica zeer veel wordt gebruikt is de weerstand. Dit is tevens het eenvoudigste en ook goedkoopste onderdeel. We bekijken hier de rol en het effect van een weerstand.
We definiëren :
De weerstand als fysisch fenomeen.
De weerstand als onderdeel.
De regelbare weerstand weerstand en potentiometer.

De weerstand heeft de eigenschap elektrische energie in warmte-energie om te zetten.
Door de eigenschap van het materiaal wordt de stroom ladingen afgeremd.

Dit legt wel uit wat de weerstand doet, maar niet wat het is. Eigenlijk is dit van minder belang. Het komt er op aan om de rol en werking goed te begrijpen.
Algemeen gesteld, dient de weerstand in onze (talrijke) constructies om de stroom te beperken. Met andere woorden, om een spanningsval te veroorzaken.

Hoe ziet een weerstand er uit ? Een paar voorbeelden

Maateenheid

Ω Dit is de Ohm, Het symbool van voorstellen van de weerstand is R.

De Ohm is geen te grote eenheid als de Volt of Ampere .
Neen, één ohm is een weerstand met een kleine waarde (alles is relatief). Hieronder staat een reeks van veelvouden.

1 Ohm   =  1 Ω
1 kilo-Ohm  =   1000  Ω
1 mega-Ohm = 1 000 000 Ω

De waarde van een weerstand wordt bij middel van een kleurencode aangeduid.weerstand

Het is allemaal eigenlijk zeer eenvoudig maar hoeft toch enige uitleg. De tabel hiernaast geeft de overeenkomstige waarden van de kleuren aan. De waarde wordt met twee gekleurde ringen aangegeven. Om het aantal kleurtjes op de weerstand te beperken wordt aan de derde ring een vermenigvuldigingsfactor toegekend. Dus de drie eerste kleuren hebben voor de waarde betekenis, de andere mogelijke kleuren slaan op de tolerantie en andere factoren die nu niet belangrijk zijn.

De derde kleur geeft de macht van tien (10) aan waarmee de waarde vermenigvuldigd moet worden.

Een voorbeeld om het te begrijpen:

Dit is een weerstand:r1

Het rechterkleurtje zou goud moeten zijn (sic). Dit vertegenwoordigt de tolerantie van de waarde, aangeduid in %. (in dit geval 5% van de waarde groter of kleiner)
Om de waarde te bepalen beginnen we links met rood = 2, de volgende is violet = 7 , en de derde geel = 4 , dit is de vermenigvuldigingsfactor in de macht van tien ( beperkt zich tot het toevoegen van een aantal nullen ).
Deze waarde is dus 270 000 Ω, of anders uitgedrukt: 270 KΩ

Eigenlijk niet ingewikkeld, toch…?

Samenstelling van de weerstand

Meestal is dat koolstof, soms ook weerstandsdraad of een samenstelling van meerdere weerstandsmaterialen. Er bestaan massaweerstanden ( met de heel weerstand uit koolstof ) en filmlaagweerstanden. Gewikkelde weerstanden (met weerstandsdraad) hebben het nadeel dat hun inductief gedrag ( = spoel, details later) op hogere frequenties eerder een spoel dan weerstand kan zijn.

Variante van de weerstand

Vooral vroeger gebeurde het regelen van een volume ( geluid ) door het draaien aan een regelknop. Hierbij regelde men een speciaal type van weerstand, de “potentiometer”.

De potentiometer.

Dit onderdeel laat een continue regeling van de weerstand tussen een bepaald minimum en een bepaald maximum toe. We zullen zien dat we hier aan spanningsdeling doen.

pot1

Potentiometer

De regelweerstand.

Met dit onderdeel kunnen we de waarde van de weerstand op continu veranderen tussen nul (of een minimum) en een maximumwaarde veranderen. Wanneer de noodzaak zich voordoet om ergens een zeer bepaalde waarde van weerstand te gebruiken, kan je die met zo’n regelweerstand bepalen.

rv1

De regelweerstand

Genormaliseerde waarden van weerstanden.

Het is normaal dat men in de handel niet zomaar gelijk welke waarde van weerstanden kan kopen, het aantal soorten zou onoverzichtelijk groot worden. Daarom werden de waarden over een standaardreeks van 12 verdeelt of de E12 reeks.
10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27 – 33 – 39 – 47 – 56 – 68 – 82 – 100
Natuurlijk zijn er ook andere waarden met veelvouden van 10 .
100-120-150-180-220-270 etc. Je hebt het door ?

Weerstanden hebben een tolerantie.

Je leest als voorbeeld op een weerstand de waarde 2400 W af. Indien je deze waarde met een uiterst precies meettoestel gaat controleren zal het niet verbazen dat de afgelezen waarde NIET correct is. De tolerantie 5% (goud) of 10% (zilver) geeft de grenzen aan van de waarden waartussen de werkelijke zal liggen. Tolerantie 1% bestaat ook, maar zo’n nauwkeurige waarden zijn erg duur. Heeft een weerstand slechts drie ringen, dan is de tolerantie van deze weerstand 20%.

Het maximum vermogen dat de weerstand kan verdragen (of “dissiperen”).

Wanneer er rook aan te pas komt, mag je er van uitgaan dat er wat mis is. Wellicht kan die weerstand, de warmte opgewekt door de beweging van de electronen niet voldoende afvoeren. De temperatuur van de weerstand stijgt soms zover dat de verf of de hele weerstand verbranden. Je moet dan een zwaarder type kiezen ( voor een groter vermogen). De gebruikte waarden zijn vooral: 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W… maar ook groter.

Weerstand en temperatuurscoëfficient.

Volgens de temperatuur van de weerstand kan de eigenlijke weerstandswaarde veranderen. Meestal is dat minder prettig en moet met met deze eigenschap rekening houden. Soms is dat fenomeen juist wel gewenst. Bepaalde types zullen in de positieve, andere in de negatieve zin veranderen.

Berekening van de waarde als deze bij NUL (0) °C bekend is. De beïnvloeding gebeurt volgens een coëfficient:

Rt = R0 ( 1 + a t )
Waarin
Rt=Waarde bij temperatuur °C
R0=Waarde bij temperatuur van 0° C
a = temperatuur coeff
t = temperatuur in °C bereikt

De thermistor

Dit zijn weerstanden die variëren in positieve of negatieve richting naargelang de temperatuurscoëfficient positief of negatief is. We onderscheiden:

De NTC-thermistor

De temperatuurscoëfficient is negatief, een verhoging van temperatuur doet de waarde van de weerstand dalen.

resist1

De PTC-thermistor

De temperatuurscoëfficient is positief, een stijging van temperatuur doet de waarde van de weerstand stijgen.

resist2