Direnç nedir? - Sayfa 2

Yapısı ve çeşitleri:

Sabit dirençler yapıldığı malzemenin cinsine göre üçe ayrılır:

1. Karbon dirençler
2. Telli dirençler
3. Film dirençler

Film dirençler de ikiye ayrılır.

1. İnce film dirençler
2. Kalın film [Cermet "Sörmit" Okunur] dirençler

Karbon Dirençler

Karbon direncin yapısı:

Karbon direnç; kömür tozu ile, reçine tozunun eritilmesi ile elde edilir.
Karbon dirençler 1Ω 'dan başlayarak bir kaç mega Ohm 'a (MΩ) kadar üretilmektedir.Başlıca kullanım alanları:

Bütün elektronik devrelerde en çok kullanılan direnç türüdür..

şekil (a)

Şekil (b)

Şekil 1.2- Değişik karbon dirençler

a) Küçük güçlü direncin kesit görüntüsü
b) Değişik güçteki dirençlerin 1/1 görüntüsü

Telli Dirençler

Telli dirençler gerek sabit direnç, gerekse de ayarlanabilen direnç olmak üzere, değişik güçlerde ve omajlar da üretilebilmektedir.Telli Direncin Yapısı:

Telli dirençlerde, sıcaklıkla direnç değerinin değişmemesi ve dayanıklı olması için, Nikel-Krom, Nikel-Gümüş ve konstantan kullanılır.
Telli dirençler genellikle seramik gövde üzerine iki katlı olarak sarılır. Üzeri neme ve darbeye karşı verniklidir. Yalnızca, Şekil 1.3(b)'de görüldüğü gibi ayarlı dirençte, bir hat boyunca tellerin üzeri kazınır.
10 Ω ile 100 KΩ arasında 30 W 'a kadar üretilmektedir.
Şekil 1.3 'te değişik telli direnç örnekleri verilmiştir.

Başlıca kullanım alanları:

Telekominikasyon ve kontrol doğrultucularda kullanılır.
Tellerin çift katlı sarılmasıyla endüksiyon etkisi kaldırılabildiğinden yüksek frekans devrelerinde tercih edilir.
Küçük güçlülerde ısınmayla direnci değişmediğinden ölçü aletlerinin ayarında etalon (örnek) direnç kullanılır.
Dezavantajları:

Direnç telinin kopması, çok yer kaplaması ve büyük güçlü olanlarının ısınması gibi dezavantajları vardır.

Film Dirençler

Film kelimesi dilimize İngilizce 'den geçmiştir. Türkçe karşılığı zar ve şerit anlamına gelmektedir. Şekil 1.4 'ten anlaşıldığı gibi direnç şerit şeklinde yalıtkan bir gövde üzerine sarılmıştır. Bu durumu, bir fotoğraf filminin sarılışına benzetebiliriz.

Şekil 1.4 - Film direncin iç görünümü

İki tür film direnç vardır:

1. İnce film dirençler
2. Kalın film dirençler

1. İnce Film Dirençler:

İnce film dirençler şu şekilde üretilmektedir;
Cam veya seramik silindirik bir çubuk üzerine "Saf Karbon","Nikel - Karbon","Metal - Cam tozu" karışımı "Metal oksit" gibi değişik direnç sprey şeklinde püskürtülür.

Püskürtülen bu direnç maddesi, çok ince bir elmas uçla veya Lazer ışınıyla Şekil 1.4 'te görüldüğü gibi, belirli bir genişlikte, spiral şeklinde kesilerek şerit sargılar haline dönüştürülür.
Şerit sargıdan biri çıkarılarak diğer sargının sarımları arası izole edilir. Şerit genişliği istenilen şekilde ayarlanarak istenilen direnç değeri elde edilir.

2. Kalın Film (Cermet) Dirençler:

Kalın film dirençler, seramik ve metal tozları karıştırılarak yapılır. Seramik ve metal tozu karışımı bir yapıştırıcı ile hamur haline getirildikten sonra, seramik bir gövdeye şerit halinde yapıştırılır fırında yüksek sıcaklıkta pişirilir.
Yukarıda açıklanan yöntemle, hem sabit hem de ayarlı direnç yapılmaktadır.

Başlıca kullanım alanları:

Tablo 1.1 'de görüldüğü gibi, film dirençler toleransı en küçük olan dirençlerdir. Yani, istenilen değer tam tutturulabilmektedir. Bu nedenle hassas direnç gerektiren elektronik devreler için çok önemli bir dirençtir.

Ayrıca maksimum akımda bile değeri pek değişmemektedir.

Direnç tipi

Karbon direnç
İnce film dirençler
Metal kalın film (cermet) direnç
Telli direnç
Karbon
Metal

Büyüklüğü10Ω - 22MΩ10Ω - 2MΩ10Ω - 1MΩ10Ω - 68MΩ0,25Ω - 10KΩToleransı±%10±%5±%2±%2±%5Maksimum gücü250mW250mW500mW500mW2,5WYükteki değer değişimi%10%2%1%0,5%1Maksimum dayanma gerilimi150V200V350V250V200VYalıtkanlık direnci109Ω10¹ºΩ10¹ºΩ10¹ºΩ10¹ºΩGerilim sabiti2000ppm/V100ppm/V10ppm/V10ppm/V1ppm/VÇalışabildiği sıcaklık aralığı-40ºC +105ºC
-40ºC +125ºC
-55ºC+150ºC
-55ºC +150ºC
-55ºC +185ºC
Sıcaklık sabiti±1200 ppm/ºC-1200 ppm/ºC±250 ppm/ºC±100 ppm/ºC±200ppm/ºCGürültüsü1 kW - 2µV/V,10 MW - 6µV/V
1µV/V0,1µV/V0,1µV/V0,01µV/VLehim etkisi%2%0,5%0,15%0,15%0,05

NOT:

1. 1ppm = 10-6 Ω başına değişim miktarı.
2. Sıcaklık sabiti "+" ppm: Isındıkça artan direnç
3. Sıcaklık sabiti "-" ppm: Isındıkça azalan direnç
   Örneğin; saf karbon direncin: Sıcaklık sabiti -1200ppm/ºC olup sıcaklığın her 1 artışında, direnci Ohm başına, 1200ppm=1200*10-6 =0,0012Ω azalmaktadır.
4. Sıcaklık sabiti "±" ppm: ısındıkça artan, 0 ºC 'nin altında soğutulurken azalan direnç.
   Örneğin; Bakırın direnci -234 'te sıfır olmaktadır.
5. Gerilim sabiti: Dirence uygulanan gerilimin büyüklüğü oranında, direnci yukarıda verilen değer kadar düşmektedir.
   Örneğin; 150Ω 'luk bir "karbon film dirence" 30V uygulandığında direnci 30*150*10-6=0,45 kadar düşecektir.

Ayarlı Dirençler

Yapıları:

Ayarlı dirençler, direnç değerinde duruma göre değişiklik yapılması veya istenilen bir değere ayarlanması gereken devrelerde kullanılırlar.
Karbon, telli ve kalın film yapıda olanları vardır.
Aşağıda çeşitlerini anlatırken yapıları da daha geniş olarak anlatacağım.Çeşitleri:

Ayarlı dirençler iki ana gruba ayrılır:

1. Reostalar
2. Potansiyometreler

Reostalar

Reostalar, Şekil 1.6 'da verilmiş olan sembollerinden de anlaşıldığı gibi iki uçlu ayarlanabilen dirençlerdir. Bu iki uçtan birine bağlı olan kayıcı uç, direnç üzerinde gezdirilerek, direnç değeri değiştirilir.

Şekil 1.6 - Reostanın değişik semboller ile gösteriliş

Reostaların da karbon tipi ve telli tipleri vardır. Sürekli direnç değişimi yapan reostalar olduğu gibi, kademeli değişim yapan reostalarda vardır.
Reostanın başlıca kullanım alanları:

Laboratuarlarda etalon direnç olarak, yani direnç değerlerinin ayarlanmasında ve köprü metodunda direnç ölçümlerinde, değişken direnç gerektiren devre deneylerinde, örneğin diyot ve transistor karakteristik eğrileri çıkarılırken giriş, çıkış gerilim ve akımlarının değiştirilmesinde ve benzeri değişken direnç gerektiren pek çok işlemde kullanılır.

Potansiyometreler

Potansiyometreler şekil 1.8 'de görüldüğü gibi üç uçlu ayarlı orta uç, direnç üzerinde gezinebilir.

Şekil 1.8 - Potansiyometrenin gerilim bölücü olarak kullanılması

Potansiyometreler, yine Şekil 1.8 'de belirtilmiş olduğu gibi direnç değerinin değiştirilmesi yoluyla gerilim bölme, diğer bir deyimle çıkış gerilimini ayarlama işlemini yapar.
Potansiyometrelerin başlıca uygulama alanları Tablo 1.3 'de verilmiştir.

Potansiyometre Çeşitleri:

Potansiyometreler aşağıdaki üç grup altında toplanabilir.

1. Karbon Potansiyometreler
2. Telli Potansiyometreler
3. Vidalı Potansiyometreler

Karbon Potansiyometreler

Karbon potansiyometreler, mil kumandalı veya bir kez ön ayar yapılıp, bırakılacak şekilde üretilmektedir. Ayar için tornavida kullanılır. Bu türdeki potansiyometreye "Trimmer potansiyometre" (Trimpot) denmektedir.

(a) Mil Kumandalı
(b) Tornavida Ayarlı TrimpotŞekil 1.9 - Karbon Potansiyometreler

Şekil 1.10 - Lineer ve logaritmik potansiyometrelerin karakteristik eğrileri

A: Lineer potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim
B: Logaritmik potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim
Şekil 1.10 'da gösterilmiş olduğu gibi karbon potansiyometreler. Lineer (doğrusal) veya logaritmik (eğrisel) gerilim ayarı yapacak şekilde üretilir.

Şeklin köşesinde karakteristik eğrileri çıkarılan potansiyometre görülmektedir.
Yatay koordinat ekseni, potansiyometre fırçasının "a" ucuna göre dönüş açısını, gösteriyor.
Düşey koordinat ekseni ise, a-s uçlarından alınan Vas geriliminin , a-e uçları arasındaki Vae gerilimine oranını (Vas/Vae) göstermektedir.

Aynı şeyleri direnç değerleri üzerinde de söylemek mümkündür.
Şekilde, noktalı olarak çizilmiş olan A doğrusu, lineer potansiyometreye, B eğrisi ise logaritmik potansiyometreye aittir.
Potansiyometre fırçası "a" ucunda iken Vas çıkış gerilimi sıfır 'dır.

Fırçanın 90° döndürülmüş olduğunu kabul edelim:

• Potansiyometre lineer ise; Vas = 32/100*Vae = 0,32Vae olur.
• Potansiyometre logaritmik ise; Vas = 8/100*Vae = 0,08Vae olur.

Yükselteçlerde volüm ve ton kontrolünde logaritmik potansiyometrelerin kullanılması uygun olur.
Dirençlerin hangi türden olduğunun anlaşılmasını sağlamak için, omaj değerinden sonra "lin" veya "log" kelimeleri yazılır.
Telli Potansiyometreler

Şekil 1.11 - Telli potansiyometre
Telli potansiyometreler, bir yalıtkan çember üzerine sarılan teller ile bağlantı kuran fırça düzeninden oluşmaktadır.bu tür potansiyometrelerin üzeri genellikle açıktır. Tel olarak Nikel-Krom veya başka rezistans telleri kullanılır.
Vidalı Potansiyometreler

Şekil 1.12 - Vidalı Potansiyometrenin Kesit GörüntüsüVidalı potansiyometrede, sonsuz vida ile oluşturulan direnci taramaktadır. Üzerinde hareket eden bir fırça, kalın film (Cermet) yöntemiyle oluşturulan direnci taramaktadır. Fırça potansiyometrenin orta ayağına bağlıdır. Böylece orta ayak üzerinden istenilen değerde ve çok hassas ayarlanabilen bir çıkış alınabilmektedir.
Potansiyometrelerin başlıca kullanım alanları:

Potansiyometreler elektronikte başlıca üç amaç için kullanılırlar;

1. Ön ayar için
2. Genel amaçlı kontrol için
3. İnce ayarlı kontrol için

Bu üç kullanılma amacı için potansiyometreden beklenen özellikler. Tablo 1.4 'te özetlenmiştir. Ayrıca, Tablo 1.5 'te de yukarıda açıklanan üç potansiyometre türünün kıyaslanması yapılmıştır.

Tablo 1.4. Potansiyometrelerin Kullanılma yerlerine göre özellikleri

TipiUygulama örneğiSeçim TöleransıDoğrusallık (Lineerite)Kararlılık (Stabilite)Ömrü boyunca ayar gereksinimiÖn ayarDarbe jenaratorun de darbe genişliği ayarı

±%20
Önemli değil
Yüksek
±%2
50 'den az

Genel amaçlı kontrolYükselteçte ses ve ton ayarı

±%20
±%10
Orta
±%10
10000

İnce ayarlı kontrol

Skoptaki genlik ayarı, haberleşmede frekans ayarı

±%20
±%0.5
Yüksek
±%0.5
50000

Tablo 1.5. Potansiyometrelerin kıyaslama tablosu

Tipi

TürüDeğeriToleransıGücü Sıcaklık sabitiKararlılık (Stablite)ÖmrüKarbon pot. (Trimmer)Lineer veya logaritmik100-10M

±%20
0.5 - 2

±700 ppm/°C
100 K altında
±1000 ppm/°C
100 K üstünde

±%20

20000 dönüşTelli pot.Lineer10-100K

±%5
±%3
3

100 ppm/°C
50 ppm/°C

±%5
±%2

20000 - 100000 arası dönüşVidalı pot.Lineer10-500K

±%10
1

±200 ppm/°C

±%5

500 kademe

Değişken Dirençler

İki gruba ayrılır:

• Termistör (Terminstans)
• Fotorezistans

rmistör (Terminstans)

Termistörler ısınınca direnci değişen elemanlardır.
Termistörler sıcaklık sabitine göre ikiye ayrılırlar:

1. Pozitif sıcaklık sabitine sahip dirençler (PTC)
2. Negatif sıcaklık sabitine sahip dirençler (NTC)

1. PTC Dirençler

Pozitif sıcaklık sabitine (PTC) sahip dirençler ısındığı zaman, direnç değeri büyür. Metaller, özellikle de baryum titamat ve fungsten bu özelliğe sahiptir. Çok değişik kullanım alanları vardır.
Örneğin: Röleye paralel bağlanan PTC direnç rölenin gecikmeli çekmesini sağlar. Florasan lambalarda da starter yerine PTC direnç kullanılabilmektedir.
2. NTC Dirençler

NTC dirençler, ısındığı zaman direnç değerleri düşer, Germanyum, Silikon, ve metal oksitler gibi maddelerden üretilir.
Şekil 1.13' de bir NTC termistöre ait karakteristik eğrileri verilmiştir.
Şekil 1.13- NTC Termistör karakteristik eğrileri

• 40°C' ye kadar ısıtılan bir ortamdaki termistör direncindeki değişim;
• Değişik sıcaklıklardaki Akım-gerilim (I,V) bağıntısı

NTC Termistörünün kullanım alanları:

NTC termistörlerin çok değişik kullanım alanları vardır.

• Motor ve transformatör gibi aşırı ısınması istenmeyen sistemlere yerleştirilen NTC termistörün direnci fazla ısınmadan dolayı küçülen bir alarm ve koruma devresini harekete geçirir.
• Bir su deposunda seviye kontrolü için yerleştirilen NTC direnci su seviyesi düşünce, ısınarak pompa devresini çalıştırır.
• Bir motora seri bağlanan NTC direnç önce küçük akım çekerek güvenli yol almasını sağlar.
• Röleye seri bağlanan NTC direnç rölenin gecikmeli çalışmasını sağlar.

Fotorezistans

Fotorezistansın çalışma prensibi NTC direncin çalışma prensibine yakındır. Fotorezistanslar, ışık etkisi altında kalınca direnci küçülen elemanlardır. En çok kullanılan fotorezistans maddesi kadmiyum sülfürdür. Kadmiyum sülfürden yapılmış olan bir fotorezistansın karanlıktaki direnci 10 MOhm olduğu halde, gün ışığında 1 KOhm' a düşmektedir.
Şekil 1.15 'de, bir lamba devresine konulan fotorezistansın ışık etkisi ile direnci düşürülerek lambanın yakılışı gösterilmiştir.

Şekil 1.15 - Kadmiyum Fotorezistans ve bir lambanın yakılışı