Onderwerpen:
- Inleiding
- Soorten weerstanden
- Kleurcodering
Inleiding:
Iedere elektrische verbruiker heeft een (interne) weerstand. Een elektrische geleider, zoals de bedrading, heeft weliswaar een geringe weerstandswaarde, maar alsnog is er sprake van specifieke weerstand welke afhankelijk is van het materiaal, de afmetingen en de temperatuur. Ook ieder verbruiker heeft een weerstandswaarde. De weerstandswaarde bepaalt uiteindelijk hoeveel stroom er doorheen loopt.
In bijna alle elektronica zijn weerstanden als componenten te vinden. Ook in de autotechniek worden weerstanden in elektrische schakelingen op bijv. printplaten gebruikt. Een weerstand beperkt de elektrische stroom door een circuit en zet de elektrische energie om in warmte:
- toenemende weerstand: er vloeit een steeds kleinere stroom door het circuit;
- afnemende weerstand: de stroomsterkte wordt groter.
De weerstand op een printplaat is in serie geschakeld met een component waar de stroomsterkte niet te hoog in mag oplopen.
De eenheid van weerstand is ohm en wordt aangeduid met de Griekse letter omega Ω. Als letter en symbool voor weerstand gebruiken we de R (afkomstig van de Engelse vertaling: Resistor).
Een weerstand kan zijn uitgevoerd als vaste weerstand of als regelbare weerstand. In de afbeelding hierhaast zijn de symbolen van deze twee typen weerstanden getoond. Het symbool bestaat uit een rechthoek met aan weerskanten een lijn. Vaak wordt in een schema in, of naast de rechthoek de letter R vermeld met de weerstandswaarde in ohm.
- Weerstanden met een vaste weerstandswaarde zijn vaak te herkennen door de kleurringen rondom de behuizing. Aan de hand van de kleurringen kan de weerstandswaarde worden achterhaald;
- Weerstanden met variabele waarde zijn meestal in te stellen met een draaiknop. Ook kan dit type weerstand zijn uitgevoerd als potentiometer, welke veelal als positiesensor wordt toegepast.
In de volgende paragraaf worden de verschillende soorten weerstanden getoond die we binnen de automotive kunnen tegenkomen.
Soorten weerstanden:
De onderstaande afbeelding toont een overzicht met twaalf verschillende soorten weerstanden. Onder de afbeelding wordt per categorie de opbouw en de toepassing van het type weerstand beschreven.
De veelgebruikte weerstanden in de automotive en practica voor automotive-opleidingen worden hieronder getoond. Per weerstand wordt de opbouw beschreven van de materialen waaruit de weerstanden bestaan.
Weerstand met koolstofsamenstelling:
Deze weerstand heeft een cilindrische vorm en bevat kleurringen waarmee de weerstandswaarde staat kan worden opgezocht. Het weerstandelement bestaat uit koolstofpoeder of grafietpoeder, gemengd met keramische klei. De weerstand is bedekt met een gegoten kunststof behuizing. De weerstanden staan bekend om een slechte temperatuurscoëfficiënt en lage betrouwbaarheid op het gebied van ruis en nauwkeurigheud. Dit type weerstand is vervangen door het filmtype.
Koolstoffilmweerstanden:
De koolstoffilmweerstand bestaat uit een keramische onderlaag met daar overheen een dunne laag koolstoffilm. De weerstandswaarde wordt bepaald door de groef.
Metaalfilmweerstand:
De metaalfilmweerstand lijkt qua constructie sterk op de koolstoffilmweerstand. Bij dit type weerstand wordt er echter een metaalfilm op een keramische laag aangebracht.
Metaaloxidefilmweerstand:
De constructie van deze weerstand heeft veel overeenkomsten met een metaalfilm- en koolstoffilmweerstand. In plaats van metaal of koolstof wordt een metaaloxidefilm afgezet op de keramische onderlaag.
Draadgewonden weerstand:
De draadgewonden weerstand bevat een metalen weerstandsdraad welke over keramisch materiaal is gewikkeld. De weerstand hangt af van de dikte van de metalen draad. De nauwkeurigheid van de draadgewonden weerstand is hoog. De temperatuursweerstandscoëfficiënt is vanwege de weerstandsdraad dermate laag, dat deze weerstand zeer geschikt is voor toepassingen waarbij een hoog vermogen wordt gevraagd.
SMD-weerstand:
De SMD-weerstand wordt vaak een “chip-weerstand” genoemd en bestaat uit een metalen legering (bestaande uit metaaloxide of een metaalfilm) met aan weerskanten een drielaagse elektrodestructuur. De lengte, dikte en het gebruikte materiaal zijn bepalend voor de weerstandswaarde. De binnenste elektrode is verbonden met de metalen legering. De De middelste elektrode is gemaakt van nikkel en heeft als functie om de hittebestendigheid tijdens het solderen te garanderen. De buitenste elektrode is een tinnen laag en maakt de weerstand geschikt om direct op de printplaat te solderen.
Potentiometer:
De potentiometer gedraagt zich als een variabele weerstand. De weerstandswaarde is afhankelijk van de positie waarin de loper zich op de koolbaan bevindt. Wanneer er een voeding (vaak 5 volt) en massa worden aangesloten, bedraagt de uitgangsspanning tussen de 0,5 en 4,5 volt, afhankelijk van de stand van de draaiknop.
Meer informatie is te lezen op de pagina: Potentiometer.
Eigenschappen van weerstanden:
Als we weerstanden willen gebruiken, moeten we het type weerstand kiezen welke geschikt is voor de eigenschappen: is er een grote nauwkeurigheid bij een laag vermogen nodig, of is een hoog vermogen nodig waar de ruis op het systeem niet van belang is?
- Maximale spanning: de maximale spanning van een weerstand mag niet worden overschreden. Wanneer dat wel gebeurt, kan er doorslag palatsvinden. Dit kan invloed hebben op de weerstandswaarde;
- Maximaal vermogen: als het vermogen van de weerstand wordt overschreden, zal de temperatuur te hoog oplopen. De weerstandswaarde kan veranderen. De vermogens van koolweerstanden bedragen vaak 0,25 Watt tot 1 Watt en van draadgebonden weerstanden 3 Watt tot 20 Watt.
- Tolerantie: een weerstand heeft nooit precies de waarde die wordt vermeld op de behuizing. Wel wordt er een percentage op de behuizing vermeld welke de afwijking aangeeft. Deze afwijking in procenten wordt veroorzaakt door de precisie in het productieproces. Een weerstand van 120 ohm met een tolerantie van 5% kan minimaal 114 ohm en maximaal 126 zijn.
Kleurcodering:
De waarde en tolerantie van een weerstand is op een koolstof- of draadgewonden weerstand door middel van een kleurcodering (kleurringen) op de behuizing van de weerstand aangebracht. Het is van belang dat men aan de goede kant begint met aflezen:
- de eerste ring zit vaak dichter bij het uiteinde van de behuizing;
- de eerste ring is vaak breder;
- de laatste ringen kunnen van zilver of goud zijn. Deze kleuren worden niet voor de eerste ringen gebruikt.
Wanneer een weerstand vier ringen heeft, is de betekenis van de ringen als volgt:
- Ring 1 en 2: weerstandswaarde;
- Ring 3: vermenigvuldigingsfactor;
- Ring 4: tolerantie.
In de afbeelding zien we een weerstand met de 1e ring bruin, 2e ring zwart, 3e ring rood en de vierde ring goud. In de tabel lezen we de getallen af: 10*100 ± 5%. De weerstandswaarde bedraagt 1000 Ω (1 kΩ) met een tolerantie van 5%. De werkelijke waarde ligt tussen de 950 en 1050 Ω.
Weerstanden vinden we in reeksen. We komen vaak de E12-reeks tegen, waarin de weerstandswaardes als volgt oplopen:
10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82.
Deze waardes kunnen worden gedeeld of vermenigdvuldigd met tien, bijvoorbeeld 100, 120, 150, 180. Of, 1000, 1200, 1500, 1800. Er bestaan geen weerstanden van 130 ohm.
