第1章 电阻的识别与检测
电阻是电子元器件中应用最广泛的一种,在电子设备中约占元件总数的30%以上,其质量的好坏对电路的性能有极大影响。电阻的主要用途是稳定和调节电路中的电压和电流,其次还可以作为分流器、分压器和消耗电能的负载等。
1.1 电阻的分类
在电路和实际工作中,电阻器通常简称为电阻。常用的电阻分三大类:阻值固定的电阻称为固定电阻或普通电阻;阻值连续可变的电阻称为可变电阻(电位器和微调电阻);具有特殊作用的电阻称为敏感电阻(如热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻等)。
1.1.1 普通电阻的外形及特点
普通电阻是电子设备中应用最多的电子元件,其主要功能是通过分压电路提供其他元器件所需的电压或通过限流电路提供所需的电流。常见的普通电阻如下。
1. 碳膜电阻
碳膜电阻是以碳膜作为基本材料,利用浸渍或真空蒸发形成结晶的电阻膜(碳膜)。其电阻值的调整和确定通过在碳膜上刻螺纹槽来实现,电阻体的两端用镀锡铜丝和镀锡环来连接,属于通用性电阻。常见碳膜电阻外形如图1.1所示。
图1.1 常见碳膜电阻外形
2. 金属氧化膜电阻
金属氧化膜电阻是在陶瓷基体上蒸发一层金属氧化膜,然后再涂一层硅树脂胶,使电阻的表面坚硬而不易损坏。金属氧化膜电阻的电感很小,与同样体积的碳膜电阻相比,其额定负荷大大提高。常见金属氧化膜电阻外形如图1.2所示。
图1.2 常见金属氧化膜电阻外形
3. 金属膜电阻
金属膜电阻以特种稀有金属作为电阻材料,在陶瓷基体上,利用厚膜技术进行涂层和焙烧的方法形成电阻膜,也可以采用薄膜技术中掩膜蒸发的方法来形成电阻膜。其电阻值的大小通过刻槽或改变金属膜的厚度来控制。金属膜电阻的工作稳定性高,噪声低,但成本较高,通常应用在精度要求较高的场合。常见金属膜电阻外形如图1.3所示。
图1.3 常见金属膜电阻外形
4. 线绕电阻
线绕电阻是将电阻线绕在耐热瓷体上,表面涂以耐热、耐湿、耐腐蚀的阻燃性涂料保护而成。线绕电阻与额定功率相同的薄膜电阻相比,具有体积小的优点,其缺点是分布电感大。常见线绕电阻外形如图1.4所示。
图1.4 常见线绕电阻外形
5. 水泥电阻
水泥电阻也是一种线绕电阻,它是将电阻线绕在无碱性耐热瓷体上,外面加上耐热、耐湿及耐腐蚀材料保护固定而成的。水泥电阻通常把电阻体放入方形瓷框内,用特殊不燃性耐热水泥填充密封而成。常见水泥电阻外形如图1.5所示。
图1.5 常见水泥电阻外形
6. 贴片电阻
贴片电阻又称表面安装电阻,是小型电子线路的理想元件。它是把很薄的碳膜或金属合金涂覆到陶瓷基体上,电子元件和电路板的连接直接通过金属封装端面,无需引脚。贴片电阻主要有矩形和圆柱形两种。常见贴片电阻外形如图1.6所示。
图1.6 常见贴片电阻外形
7. 网络电阻
网络电阻又称排阻,是一种将多个电阻按一定规律排列集中封装在一起,组合而制成的一种复合电阻。网络电阻有单列式(SIP)和双列直插式(DIP)两种结构,其中单列式用得最多。网络电阻具有体积小、安装方便等优点,广泛应用于各种电子电路中,与大规模集成电路(如CPU等)配合使用。常见网络电阻外形如图1.7所示。
图1.7 常见网络电阻外形
1.1.2 可变电阻的外形及特点
可变电阻通过调节转轴使其输出电阻发生改变,从而达到改变电位的目的,故这种连续可调的电阻又称为电位器。电位器的种类繁多,根据其操作方式可分为单圈式、多圈式;根据其导电介质还可分为碳膜电位器、线绕电位器、导电塑料电位器等;根据其功能又可分为音量电位器、调速电位器等。电位器共同的特点是都有一个或多个机械滑动接触端,通过调节滑动接触端即可改变电阻值,从而达到调节电路中的各种电压、电流值的目的。
1. 碳膜电位器
碳膜电位器是目前使用最多的一种电位器。其主要特点是分辨率高、阻值范围大,但滑动噪声大、耐热耐湿性不好。常见碳膜电位器外形如图1.8所示。
图1.8 常见碳膜电位器外形
2. 线绕式电位器
线绕式电位器由电阻丝绕在圆柱形的绝缘体上构成,通过滑动滑柄或旋转转轴实现电阻值的调节。线绕式电位器属于功率型电阻器,具有噪声低、温度特性好、额定负荷大等特点,主要用于各种低频电路的电压或电流调节。常见线绕式电位器外形如图1.9所示。
图1.9 常见线绕式电位器外形
3. 贴片式电位器
贴片式电位器是一种无手动旋转轴的超小型直线式电位器,调节时须借助工具。贴片式电位器的负荷能力较小,一般用于通信、家用电器等电子产品中。常见贴片式电位器外形如图1.10所示。
图1.10 常见贴片式电位器外形
4. 微调电位器
微调电位器一般用于阻值无须频繁调节的场合,通常由专业人员完成调试,用户不可随便调节。微调电位器有多个品种,其中精密多圈微调电位器的电阻丝被绕制2~40圈,其误差很小,阻值变化的线性度好,分辨率高,并且有较大的负荷能力。常见微调电位器外形如图1.11所示。
图1.11 常见微调电位器外形
5. 带开关电位器
带开关电位器是将开关与电位器合为一体,通常用在需要对电源进行开关控制及音量调节的电路中,主要用在收音机、随身听、电视机等电子产品中。带开关电位器外形如图1.12所示。
图1.12 带开关电位器外形
其他常用电位器的外形如图1.13所示。
图1.13 其他常用电位器外形
1.1.3 敏感电阻的外形及特点
敏感电阻种类较多,电子电路中应用较多的敏感电阻有热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、气敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等。
1. 热敏电阻
热敏电阻有正温度系数(PTC)热敏电阻和负温度系数(NTC)热敏电阻两种。正温度系数热敏电阻是一种具有温度敏感性的电阻,一旦温度超过一定数值(居里温度),其电阻值随温度的升高而呈阶跃式的增大。负温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低。常见热敏电阻外形如图1.14所示。
图1.14 常见热敏电阻外形
2. 光敏电阻
光敏电阻又称光感电阻,是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻。入射光强,电阻值减小;入射光弱,电阻值增大。光敏电阻一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。常见光敏电阻如图1.15所示。
图1.15 常见光敏电阻外形
3. 压敏电阻
压敏电阻是利用半导体材料的非线性特性制成的一种特殊电阻,是一种在某一特定电压范围内其电导随电压的增加而急剧增大的敏感元件,主要用于电路稳压和过压保护,是家用电器中的“安全卫士”。当压敏电阻两端的电压低于其标称电压时,其内部的晶界层几乎是绝缘的,呈高阻抗状态;当压敏电阻两端的电压(遇到浪涌过电压、操作过电压等)高于其标称电压时,其内部的晶界层的阻值急剧下降,呈低阻抗状态,外来的浪涌过电压、操作过电压就通过压敏电阻以放电电流的形式被泄放掉,从而起到过压保护。常见压敏电阻外形如图1.16所示。
图1.16 常见压敏电阻外形
4. 气敏电阻
气敏电阻是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一原理将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的电阻。常见气敏电阻外形如图1.17所示。
图1.17 常见气敏电阻外形
5. 湿敏电阻
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理制成的电阻。常见湿敏电阻外形如图1.18所示。
图1.18 常见湿敏电阻外形
6. 磁敏电阻
磁敏电阻是利用半导体的磁阻效应制造的电阻,常用InSb(锑化铟)材料加工而成。常见磁敏电阻外形如图1.19所示。
图1.19 常见磁敏电阻外形
7. 保险电阻
保险电阻又称安全电阻或熔断电阻,是一种兼电阻器和熔断器双重作用的功能元件。在正常情况下,保险电阻与普通电阻一样,具有降压、分压、耦合、匹配等多种功能和同样的电气特性。而一旦电路出现异常,如电路发生短路或过载,此时流过保险电阻的电流会大大增加。当流过保险电阻的电流超过它的额定电流,使其表面温度达到500~600℃时,电阻层便会迅速剥落熔断,从而保护电路中其他的元件免遭损坏,并防止故障的扩大。保险电阻的电阻值很小,一般为几欧至几十欧,并且大部分都是不可逆的,即熔断后不能恢复使用。常见保险电阻的外形如图1.20所示。
图1.20 常见保险电阻外形
8. 力敏电阻
力敏电阻是一种阻值随压力变化而变化的电阻,国外称为压电电阻器。所谓压力电阻效应,即半导体材料的电阻率随机械应力的变化而变化的效应,根据该效应,可制成各种力矩计、半导体话筒、压力传感器等。力敏电阻主要品种有硅力敏电阻、硒碲合金力敏电阻,相对而言,合金电阻具有更高的灵敏度。力敏电阻是使用很广泛的一种传感器,它是生产过程中自动化检测的重要元件。力敏电阻的种类很多,有直接将力变换为电量的,如压电式、压阻式等;有经弹性敏感元件转换后再转换成电量的,如电阻式、电容式和电感式等。力敏电阻主要用于两个方面:测力和称重。常见的力敏电阻外形如图1.21所示。
图1.21 常见力敏电阻外形
1.2 电阻的识别
电阻参数的识读主要有标称阻值、功率及误差。在电路原理图中,固定电阻通常用大写英文字母“R”表示,可变电阻通常用大写英文字母“W”表示,排阻通常用大写英文字母“RN”表示。在电路原理图中,电阻的图形符号如图1.22所示。
电阻值大小的基本单位是欧姆(Ω),简称欧。常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。它们之间的换算关系是:1MΩ=103 kΩ=106 Ω。
图1.22 电阻的图形符号
1.2.1 电阻和电位器的型号命名方法
根据国家标准GB/T 2470—1995的规定,通孔式电阻和电位器的型号由3部分或4部分组成,如图1.23所示,各部分的主要含义见表1.1。
图1.23 通孔式电阻和电位器的型号组成
表1.1 电阻和电位器的型号命名方法(通孔式)
贴片式电阻器的型号命名一般由6部分组成,如图1.24所示,各部分的主要含义见表1-2。
图1.24 贴片式电阻器的型号命名组成
表1.2 贴片式电阻器型号命名组成的各部分的主要含义
注:小数点用R表示,如1R0=1.0Ω;在电阻体上只有阻值数字代码,具体型号通常在包装箱上。
1.2.2 电阻的主要技术指标
1. 额定功率
电阻在电路中长时间连续工作而不损坏,或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率称为电阻的额定功率。电阻的额定功率并不是电阻在电路中工作时一定要消耗的功率,而是电阻在电路中工作时所允许消耗的最大功率。不同类型的电阻具有不同系列的额定功率,如表1.3所示,国家标准中的不同功率电阻器的电路图符号如图1.25所示。
表1.3 电阻的功率等级
图1.25 国家标准中不同功率电阻器的电路图符号
2. 标称阻值
标称阻值通常是指电阻体表面上标注的电阻值,简称阻值。阻值是电阻的主要参数之一,不同类型的电阻,阻值范围不同,不同精度的电阻其阻值系列亦不同。根据国家标准,常用的标称电阻值系列如表1.4所示。E24、E12和E6系列也适用于电位器和电容器。
表1.4 标称电阻值系列
注:表中数值再乘以10n,其中n为正整数或负整数。
3. 允许误差等级
电阻的允许误差等级如表1.5所示。
表1.5 电阻的允许误差等级
1.2.3 电阻的阻值表示方法
电阻的阻值表示方法主要有以下四种。
1. 直标法
直标法就是将电阻的阻值用数字和文字符号直接标在电阻体上。其允许误差则用百分数表示,未标误差的电阻为±20%的允许误差。常见直标法电阻如图1.26所示。
图1.26 直标法电阻
例如,电阻体上标注20W6R8J:
2. 文字符号法
文字符号法就是将电阻的标称值和误差用数字和文字符号按一定的规律组合标识在电阻体上。
例如,电阻体上标注RJ71-0.125-5K1-Ⅱ:
又如,1R5表示1.5Ω,2K7表示2.7kΩ。电阻标称值的单位标示符号见表1.6。
表1.6 电阻标称值的单位标示符号
常见文字符号法标注的电阻如图1.27所示。
图1.27 文字符号法标注的电阻
3. 色标法
色标法是将电阻的类别及主要技术参数的数值用颜色(色环或色点)标注在它的外表面上。色标电阻(色环电阻)可分为三环、四环、五环三种标法。四环电阻各色环含义如图1.28所示,五环电阻各色环含义如图1.29所示。
图1.28 四环电阻各色环含义
图1.29 五环电阻各色环含义
快速识别色环电阻的要点是熟记色环所代表的数字的含义。为方便记忆,色环代表的数值顺口溜如下:
1棕2红3为橙,4黄5绿在其中,
6蓝7紫随后到,8灰9白黑为0,
尾环金银为误差,数字应为5 10。
色环电阻无论采用三色环,还是四色环、五色环,关键色环是第三环或第四环(即尾环),因为该色环的颜色代表电阻值有效数字的倍率。想快速识别色环电阻,关键在于根据第三环(三环电阻、四环电阻)、第四环(五环电阻)的颜色把阻值确定在某一数量级范围内,再将前两环读出的数“代”进去,这样可很快读出数来。可采用表1.7的方法记下尾环阻值的大概范围。
表1.7 色环电阻尾环阻值的大概范围
三色环电阻的色环表示标称电阻值(允许误差均为±20%)。例如,色环为棕黑红,表示10×102 Ω=1.0kΩ±20%的电阻。
四色环电阻的色环表示标称值(两位有效数字)及精度。例如,色环为棕、绿、橙、金表示15×103 Ω=15kΩ±5%的电阻。
五色环电阻的色环表示标称值(三位有效数字)及精度。例如,色环为红、紫、绿、黄、棕表示275×104 Ω=2.75MΩ±1%的电阻。
一般四色环和五色环电阻表示允许误差的色环的特点是该色环距离其他环的距离较远。较标准的表示应是表示允许误差的色环的宽度是其他色环的1.5~2倍。在五环电阻中棕色环常常既用作误差环又常作为有效数字环,且常常在第一环和最后一环中同时出现,使人很难识别哪一个是第一环,哪一个是误差环。在实践中,可以按照色环之间的距离加以判别,通常第四环和第五环(即误差环、尾环)之间的距离要比第一环和第二环之间的距离宽一些,根据此特点可判定色环的排列顺序。如果靠色环间距仍无法判定色环顺序,还可以利用电阻的生产序列值加以判别。例如,某电阻的色环读序是棕、灰、黑、红、棕,其阻值为180×102 Ω=18kΩ(误差为±1%),属于正常的电阻系列值。如果反顺序读棕、红、黑、灰、棕,则其值为120×108 Ω=12GΩ(误差±1%)。显然按照后一种顺序所读出的电阻值,在电阻的生产系列中是没有的,故后一种色环顺序是错误的。
有些色环电阻的厂家生产不规范,无法用上面的特征判断,这时只能借助万用表来判断。
4. 数码表示法
在电阻体的表面用三位数字或两位数字加R来表示标称值的方法称为数码表示法。该方法常用于贴片电阻、排阻等。
(1)三位数字标注法
三位数字标注法如图1.30所示。
图1.30 三位数字标注法
例如,标注为“103”的电阻其阻值为10×103 =10kΩ;标注为“472”的电阻其阻值为47×102 =4.7kΩ。需要注意的是,要将这种标注法与直标法区别开,如标注为220的电阻器其阻值为22Ω,只有标注为221的电阻器,其阻值才为220Ω。常见三位数字标注电阻如图1.31所示。
图1.31 常见三位数字标注电阻
(2)二位数字后加R标注法
二位数字后加R标注方法如图1.32所示。
图1.32 二位数字后加R标注方法
例如,标注为“51R”的电阻其阻值为5.1Ω,标注为“10R”的电阻其阻值为1.0Ω。
(3)二位数字中间加R标注法
二位数字中间加R标注方法如图1.33所示。
图1.33 二位数字中间加R标注方法
例如,标注为9R1的电阻其阻值为9.1Ω,标注为1R2的电阻其阻值为1.2Ω。
(4)四位数字标注法
四位数字标注法如图1.34所示。
图1.34 四位数字标注法
例如,标注为5232的电阻其阻值为523×102 =52.3kΩ,标注为1333的电阻其阻值为133×103 =133kΩ。常见四位数字标注法电阻如图1.35所示。
图1.35 常见四位数字标注法电阻
有些贴片电阻标注为R后加三位有效数字。例如,标注为R047的电阻其阻值为0.047Ω,R表示电阻值的小数点。常见R后加三位数字电阻如图1.36所示。
图1.36 常见R后加三位数字电阻
1.2.4 电位器的主要技术指标
1. 阻值变化特性
阻值变化特性是电位器的主要参数。为适应各种不同的用途,电位器阻值变化规律也不相同。阻值变化特性是指电位器的阻值随转轴旋转角度的变化关系。常见的电位器阻值变化规律有直线式(X型)、指数式(Z型)和对数式(D型)三种形式,三种电位器转角与阻值的变化规律如图1.37所示。
图1.37 三种电位器转角与阻值的变化规律
直线式电位器的阻值变化与转角成直线关系,即电阻体上导电物质的分布是均匀的,所以单位长度的阻值相等。直线式电位器适用于一些要求均匀调节的场合,如分压器、偏流调整、万用表的调零和示波器的聚焦等电路。
指数式电位器在开始转动时,阻值变化较小,而在转角接近最大转角一端时,阻值变化比较显著。由于人耳对微小的声音稍有增加时,感觉很灵敏,但声音大到某一值后,即使声音功率有了较大的增加,人耳的感觉却变化不大,所以音量控制电路采用指数式电位器做音量控制,可获得音量与电位器转角近似线性的关系。
对数式电位器的阻值变化与指数式电位器正好相反,它在开始转动时阻值变化很大,而在转角接近最大值附近时,阻值变化就比较缓慢。对数式电位器用于音调控制等电路。X、Z、D字母符号一般印在电位器上,使用时应特别注意。
2. 额定功率
电位器的两个固定端允许耗散的最大功率为电位器的额定功率。使用中滑动端与固定端之间所承受的功率要小于额定功率。
3. 标称阻值
电位器外壳上标注的阻值称为标称阻值,是电位器两固定引脚之间的阻值,一般称为电位器的最大阻值。
4. 滑动噪声
由于电阻体阻值分布的不均匀性和滑动触点接触电阻的存在,当电位器在外加电压作用下,滑动触点在电阻体上移动时将产生噪声。这种噪声对电子设备的工作将产生不良影响。
1.2.5 电位器的阻值表示方法
可调电阻的阻值通常采用直标法或数码法在电阻体上标出最大阻值。可调电阻标称方法如图1.38所示。
图1.38 可调电阻标称方法
1.2.6 特殊电阻的识别
特殊电阻的阻值随环境的变化而变化。特殊电阻的表面一般不标注阻值大小,只标注型号。部分常见特殊电阻如图1.39所示。
图1.39 部分常见特殊电阻
根据标准SJ1152-82《敏感元件型号命名方法》的规定,特殊电阻的产品型号由下列四部分组成。
第一部分:主称(用字母表示);
第二部分:类别(用字母表示);
第三部分:用途或特征(用字母或数字表示);
第四部分:序号(用数字表示)。
(1)主称、类别部分的符号及含义如表1.8所示。
表1.8 敏感电阻型号中主称、类别部分的符号及意义
(2)用途或特征部分用数字表示时,应符合表1.9所示的规定;用字母表示时,应符合表1.10所示的规定。
(3)序号部分用数字表示。
表1.9 敏感电阻型号中用途或特征部分的数字所表示的含义
表1.10 敏感电阻型号中用途或特征部分的字母所表示的含义
1. 热敏电阻
热敏电阻在电路中用字母符号“RT”或“R”表示,其图形符号如图1.40所示。
图1.40 热敏电阻图形符号
根据标准SJ1152-82《敏感元件型号命名方法》的规定,热敏电阻的产品型号由下列四部分组成。
第一部分:主称(用字母表示);
第二部分:类别(用字母表示);
第三部分:用途或特征(用数字表示);
第四部分:序号(用数字表示)。
热敏电阻的型号命名及含义如表1.11所示。
表1.11 热敏电阻的型号命名及含义
例如,MZ73A—1表示消磁用正温度系数热敏电阻,MF53—1表示测温用负温度系数热敏电阻。
2. 压敏电阻
压敏电阻在电路中用字母“RV”或“R”表示,在电路原理图中其电路符号如图1.41所示,其中第一种是中国规定的图形符号,其余为其他国家或不同地区、厂家的图形符号。
图1.41 压敏电阻的电路符号
根据标准SJ1152-82《敏感元件型号命名方法》的规定,压敏电阻的型号命名也由四部分组成。
第一部分:主称(用字母表示);
第二部分:类别(用字母表示);
第三部分:用途或特征(用字母表示);
第四部分:序号(用数字表示)。
压敏电阻的型号命名及含义如表1.12所示。
表1.12 压敏电阻的型号命名及含义
例如,MYL1—1表示防雷用压敏电阻,MY31—270/3表示270V/3kA普通压敏电阻。
3. 光敏电阻
光敏电阻在电路中用字母“RL”、“RG”或“R”表示,其电路符号如图1.42所示。
光敏电阻的型号命名分为三个部分:第一部分用字母表示主称;第二部分用数字表示用途或特征;第三部分用数字表示序号,以区别该电阻的外形尺寸及性能指标。各部分的含义见表1.13。
图1.42 光敏电阻电路符号
表1.13 光敏电阻的型号命名及含义
例如,MG45—14表示可见光光敏电阻。
4. 气敏电阻
气敏电阻在电路中常用字母“RQ”或“R”表示,其电路符号如图1.43所示。
图1.43 气敏电阻电路符号
气敏电阻的型号命名由三部分组成:第一部分用字母表示主称;第二部分用字母表示用途或特征;第三部分用数字表示产品序号。各部分的含义见表1.14。
表1.14 气敏电阻的型号命名及含义
5. 湿敏电阻
湿敏电阻在电路中的文字符号用字母“RS”或“R”表示,其电路符号如图1.44所示。
图1.44 湿敏电阻的电路符号
湿敏电阻的型号命名分为三部分:第一部分用字母表示主称;第二部分用字母表示用途或特征;第三部分用数字与字母混合表示序号,以区别电阻的外形和性能参数。各部分的含义见表1.15。
表1.15 湿敏电阻的型号命名及含义
6. 磁敏电阻
磁敏电阻在电路中常用符号“RC”或“R”表示,其电路符号如图1.45所示。
图1.45 磁敏电阻电路符号
7. 力敏电阻
力敏电阻在电路中常用符号“RL”或“R”表示,电路符号如图1.46所示。
力敏电阻的型号命名由三部分组成:第一部分用字母表示主称;第二部分用字母表示用途或特征;第三部分用数字表示产品序号。各部分的含义如表1.16所示。
图1.46 力敏电阻电路符号
表1.16 力敏电阻的型号命名及含义
例如,ML24表示硅应变梁力敏电阻。
8. 保险电阻
保险电阻在电路中的文字符号用字母“RF”或“R”表示。其电路符号如图1.47所示。
图1.47 保险电阻电路符号
保险电阻的外形和标注方法与普通电阻基本一样。采用色标法标注的保险电阻有的是四色环,有的是一色环。四色环保险电阻表示方法与普通四色环电阻表示方法一样,第一、第二环表示标称阻值的第一、第二位有效数字,第三环表示倍率,最后一环表示误差。对于只有一色环的保险电阻,色环颜色表示不同的阻值。一色环保险电阻在福日牌、金星牌和日立牌彩电中较常见,具体参数如下。
(1)1/4W,色环为黑色,阻值为10Ω,当8.5V直流电压加在其上时,1min之内阻值增大为初始值的50倍以上。
(2)1/4W,色环为红色,阻值为2.2Ω,当3.5A电流通过时,2s内阻值增大为初始值的50倍以上。
(3)1/4W,色环为白色,当有2.8A交流电流通过时,10s内阻值增大为初始值的400倍以上。
9. 排阻的识别
排阻由若干个参数完全相同的电阻组成。通孔式排阻的一个引脚连到一起,作为公共引脚,其余引脚正常引出。如果一个排阻是由n个电阻构成的,那么它就有(n+1)只引脚。一般来说,最左边的那个是公共引脚,在排阻上一般用一个色点标出来。通孔式排阻的标注与内部结构如图1.48所示。
图1.48 通孔式排阻的标注与内部结构
贴片式排阻的引脚一一对应,对应关系如图1.49(a)所示。1和a、2和b、3和c、4和d之间各是一个电阻。贴片式排阻的内部结构与外形如图1.49所示。
图1.49 贴片式排阻的内部结构与外形
排阻的阻值与数字标注法电阻阻值一样,第一位和第二位表示有效数字,第三位是零的个数,比如,标注为“A103J”的排阻其阻值为10×103 =10kΩ,标注为“102”的排阻其阻值为10×102 =1kΩ;标注为“R153”的排阻其阻值为15×103 =15kΩ。
1.3 电阻的检测
使用电阻之前或需要判断电阻的质量时,可以用万用表对电阻进行检测。
1.3.1 普通电阻的检测
1. 指针式万用表测电阻
对电阻的测量主要使用万用表对其阻值进行测量,方法如下。
(1)万用表选择合适的挡位
根据电阻的标称读取标称阻值,如图1.50所示色环电阻的标称阻值为120Ω。然后打开万用表挡位开关,根据电阻的标称阻值将万用表调到合适的欧姆挡位。
为了提高测量精度,应根据电阻标称值的大小来选择挡位。对于指针式万用表,由于欧姆挡刻度呈非线性关系,表盘中间的一段刻度较为精细,因此应使指针的指示值尽可能落到刻度的中段位置(即全刻度起始的20%~80%弧度范围内),以使测量数据更准确。例如,50Ω以下的电阻可用R×1Ω挡;50~1000Ω 的电阻用R×10Ω 挡;1~5kΩ 的电阻可用R×100Ω挡;5~50kΩ 的电阻可用R×1kΩ 挡;50kΩ 以上的电阻用R×10kΩ 挡。在测试中,如果万用表指针摆动幅度太大,则有可能是所选挡位太大,此时可减小挡位。如果万用表的指针停在无穷大处不动,则可把万用表的挡位开关调至较大挡位。指针式万用表挡位选择示例如图1.51所示。
图1.50 被测色环电阻
图1.51 指针式万用表挡位选择
(2)万用表校零
采用指针式万用表检测时,还需要执行将表针调(校)零这一关键步骤。方法是将万用表置于某一欧姆挡后,红、黑表笔短接,调整微调旋钮,使万用表指针指向0Ω的位置,然后再进行测试(注意:每选择一次量程,都要重新进行欧姆调零)。指针式万用表欧姆调零示意图如图1.52所示。
图1.52 指针式万用表欧姆调零
(3)用万用表测量与读数
将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。测量时,待表针停稳后读取读数,然后乘以倍率,就是所测电阻值。
一般指针式万用表的欧姆挡位分为5挡,其指针所指数值与挡位相乘即为被测电阻的实际阻值。在观测被测电阻的阻值读数时,两眼应位于万用表的正上方(即眼睛应垂直观测万用表),若表盘内有一弧形反射镜,则当看到指针与其镜中的影像重合时方可读数。若指针位于两条刻度线之间,则除了将刻度线所代表的阻值读出外,还应再估计刻度间的数值。用指针式万用表检测电阻示意图如图1.53所示。
图1.53 用指针式万用表检测电阻
图1.53(a)所示万用表指针指示在“11”和“12”之间,估计为“11.8”,万用表挡位用的是R×10Ω挡,则该电阻的阻值为11.8×10Ω=118Ω。图1.53(b)所示万用表指针指示在“8”上,万用表挡位用的是R×10kΩ挡,则该电阻的阻值为8×10kΩ=80kΩ。
若万用表测得的阻值与电阻标称阻值相等或在电阻的误差范围之内,则电阻正常;若两者之间出现较大偏差,即万用表显示的实际阻值超出电阻的误差范围,则该电阻不良;若万用表测得电阻值为无穷大(断路)、阻值为零(短路)或不稳定,则表明该电阻已损坏,不能再继续使用。
注意,检测电阻时,由于人体是具有一定阻值的导电电阻,所以手不要同时触及电阻两端引脚,以免在被测电阻上并联人体电阻造成测量误差。如图1.54所示为正确与错误的测量方法。
图1.54 正确与错误的测量方法
2. 数字式万用表测电阻
用数字式万用表测电阻,所测阻值更为准确。将黑表笔插入“COM”插座,红表笔插入“VΩ”插座。
万用表的挡位开关转至相应的电阻挡上,打开万用表电源开关(电源开关调至“ON”位置),再将两表笔跨接在被测电阻的两个引脚上,万用表的显示屏即可显示出被测电阻的阻值。用数字式万用表检测电阻示意图如图1.55所示。
图1.55 用数字式万用表检测电阻
数字式万用表测电阻一般无须调零,可直接测量。如果电阻值超过所选挡位值,则万用表显示屏的左端会显示“1”,这时应将开关转至较高挡位上。当测量电阻值超过1MΩ以上时,显示的读数需几秒才会稳定,这是用数字式万用表测量高电阻值时出现的正常现象。当输入端开路时,万用表则显示过载情形。另外,测量在线电阻时,要确认被测电路所有电源已关断及所有电容都已完全放电时才可进行。
1.3.2 可变电阻的检测
1. 测量电位器的标称阻值及变化阻值
检测电位器前,先初步用观察法进行外观观察。首先要转动旋柄,看旋柄转动是否平滑,开关是否灵活,开关通、断时“咔嗒”声是否清脆,并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音,如有较响的“沙沙”声或其他噪声,则说明质量欠佳。一般情况下,旋柄转动时应该稍微有点阻尼,既不能太“死”,也不能太灵活。
电位器标称阻值是其最大电阻值。如标注为100kΩ的电位器,表示它的阻值可在0~100kΩ内连续变化。
用万用表测量电位器时,应先根据被测电位器标称阻值的大小,选择好万用表的合适欧姆挡位再进行测量。测量时,将万用表的红、黑表笔分别接在定片引脚(即两边引脚)上,万用表读数应为电位器的标称阻值,如图1.56(a)所示。如万用表读数与标称阻值相差很多,则表明该电位器已损坏。
当电位器的标称阻值正常时,再测量其变化阻值及活动触点与电阻体(定触点)接触是否良好。此时将万用表的一支表笔接在动触点引脚(通常为中间引脚),另一支表笔接在一定触点引脚(两边引脚),其测量示意图如图1.56(b)所示。
接好表笔后,万用表应显示为零或为标称阻值,再将电阻转柄从一个极端位置旋转至另一个极端位置,阻值应从零(或标称阻值)连续变化到标称阻值(或零)。在电位器的转柄转动或滑动过程中,若万用表的指针平稳移动或显示的示数均匀变化,则说明被测电位器良好;旋转转柄时,若万用表阻值读数有跳动现象,则说明被测电位器活动触点有接触不良的故障。
图1.56 万用表测量电位器标称阻值
对于指数式(或对数式)电位器,当转柄旋转或滑动均匀时,万用表的阻值变化是不均匀的。一般来说,若开始时较快,则结束时较慢;若开始时较慢,则结束时较快。
2. 电位器的引脚判别方法
(1)动触点引脚的判别方法
根据电位器的外形特征,可方便地找出动片。一般来说,电位器的动片在两定片之间。为了进一步证实判断是否正确,可用万用表R×1kΩ挡测量电位器的阻值。具体做法是:首先将万用表的红、黑表笔分别接在电位器的任意两个引脚上,再调节电位器转柄,观察阻值是否变化。然后将其中一支表笔更换所接引脚,再次调节电位器转柄,同时观察阻值是否变化。对比两次测量的阻值,当某一次测量中阻值不变化时,说明万用表红、黑表笔所接引脚是定片引脚,另一引脚则为动片引脚。
(2)接地定片引脚的判别
确定动片引脚后,剩下的两根定片引脚其中一个为接地定片引脚。电位器的接地定片引脚可通过万用表欧姆挡进行判别,具体做法是:将万用表的红、黑表笔分别接电位器的动片引脚和某一定片引脚,再将电位器转柄逆时针方向旋转到底,观察阻值的变化情况;然后将接定片引脚的表笔换接另一定片引脚,再次将电位器转柄逆时针方向旋转到底,同时观察阻值是否变化。在两次测量中,如果测量的电位器动片与某一定片之间的阻值为零,则说明此引脚为接地的定片引脚。
(3)其他引脚的判别方法
部分电位器除一个动片引脚和两个定片引脚外,还有一个外壳接地引脚,此引脚与电位器的金属外壳直接相连,一般能从电位器外壳上直接分辨出。如果从外观上不能判别,则可用万用表测量各引脚与金属外壳之间的电阻,一般阻值为零的引脚为外壳接地引脚。
对于带开关的电位器,还有两个开关的触点接线引脚,该引脚一般设在电位器的背面(与转柄相对)。判别时,首先应通过外观初步确定电位器的两个开关引脚,然后用万用表的红、黑表笔分别接两个开关引脚(此时的电阻值应为无穷大),再转动电位器的转柄,当听到“咔嗒”一声后,再次观察两引脚之间的阻值。若阻值为零,则说明这两个引脚是开关引脚。
3. 检测外壳与引脚的绝缘情况
将万用表调至最大欧姆挡,一支表笔接电位器的外壳,另一支表笔逐个接触电位器引脚测其阻值,阻值应为无穷大。若测得阻值为零或阻值较小,则说明所测电位器的外壳与引脚之间存在短路故障。
4. 检查带开关电位器的开关是否良好
带开关电位器的开关在检查前,应旋动或推拉电位器柄,随着开关的断开和接通,应有良好的手感,同时可听到开关触点弹动时发出的响声。然后将万用表调至欧姆挡,两表笔分别接触电位器开关两引脚,旋转转柄,使开关从“开”至“关”,同时观察万用表所测阻值。正常情况下,当开关接通时,测量阻值应为零或接近零;当开关断开时,测量阻值应为无穷大。若开关在“开”的位置,阻值不为零,则说明内部开关触点接触不良;若开关在“关”的位置,阻值不为无穷大,则说明内部开关已失控。电位器上开关的测量示意图如图1.57所示。
图1.57 电位器上开关的测量示意图
1.3.3 特殊电阻的检测
1. 热敏电阻的检测
热敏电阻分负温度系数(NTC)热敏电阻和正温度系数(PTC)热敏电阻。
(1)NTC热敏电阻的检测
NTC热敏电阻对温度的敏感性较高,使用万用表可粗劣检测热敏电阻能否正常工作。测量时需分两步进行,第一步测量常温电阻值,第二步测量温变时(升温或降温)的电阻值,其具体测量方法与步骤如下。
常温下检测NTC热敏电阻示意图如图1.58(a)所示,将万用表置于合适的欧姆挡(根据标称阻值确定挡位),用两表笔分别接触热敏电阻的两引脚测出实际阻值,并与标称阻值相比较。如果二者相差过大,则说明所测热敏电阻性能不良或已损坏。
在常温测试正常的基础上,即可进行升温或降温检测。升温检测NTC热敏电阻示意图如图1.58(b)所示。用手捏住热敏电阻测电阻值,观察万用表示数,此时会看到显示的数据随温度的升高而减小,表明电阻值在逐渐减小。当阻值改变到一定数值时,显示数据会逐渐稳定。测量时若环境温度接近体温,则可用电烙铁靠近或紧贴热敏电阻进行加热。加热后热敏电阻阻值减小说明这只NTC热敏电阻是好的。
图1.58 检测NTC热敏电阻
(2)PTC热敏电阻的检测
检测PTC热敏电阻时,将万用表设置成欧姆挡最小挡位,指针式万用表用R×1Ω挡,数字式万用表用200Ω挡。同样,测量时需分两步进行,第一步测量常温电阻值,第二步测量温变时(升温或降温)的电阻值。常温检测就是在室内温度接近25℃时进行检测,具体做法是将万用表两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出实际阻值,并与标称阻值相比较,两者相差不大即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大,则说明其性能不良或已损坏。
在常温测试正常的基础上,即可进行升温或降温检测。升温检测的具体方法是用一热源(如电烙铁)加热PTC热敏电阻,同时用万用表检测其电阻值是否随温度的升高而增大。如果是,则说明热敏电阻正常;若加热后,阻值无变化则说明其性能不佳,不能再继续使用。注意在加温时,热源不要与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻,以防止将热敏电阻烫坏。
消磁电阻属于PTC热敏电阻,但其外壳为塑料封装,不易加热,常用下面的简便方法进行检测。将消磁电阻与一个100W、220V的白炽灯泡相串联,然后接入220V交流电源,可能会出现如下几种现象:灯泡一直点亮不灭,表明消磁电阻已短路性损坏;灯泡一直不亮,表明消磁电阻已断路性损坏;灯泡开始瞬间点亮,随即自动熄灭,表明消磁电阻是好的。
2. 光敏电阻的检测
检测光敏电阻时,将万用表设置成较大欧姆挡位,指针式万用表可使用R×1kΩ挡或R×10kΩ挡,数字式万用表使用R×20kΩ挡。测量时需分两步进行,第一步测量有光照时的电阻值,第二步测量无光照时的电阻值。
将万用表的两表笔分别与光敏电阻两引脚相接,测量有光照时的电阻值,如图1.59(a)所示;再用一不透光黑纸(或手指遮盖)将光敏电阻遮住,测量无光照时的电阻值,如图1.59(b)所示。两者相比较有较大差别,通常光敏电阻有光照时电阻值为几千欧(此值越小说明光敏电阻性能越好);无光照时电阻值大于1500kΩ,甚至无穷大(此值越大说明光敏电阻性能越好)。光敏电阻测量示意图如图1.59所示。
图1.59 光敏电阻测量示意图
如果光敏电阻在有光照时所测阻值很大甚至无穷大,则说明被测光敏电阻内部开路损坏;如果光敏电阻在无光照时所测阻值很小或为零,则说明被测光敏电阻已烧穿损坏。
需指出的是,不同的光源照射时,被测光敏电阻的阻值不同。
3. 压敏电阻的检测
检测压敏电阻时,将万用表置于最大欧姆挡。常温下测量压敏电阻的两引脚间阻值应为无穷大,若阻值为零或有阻值,说明已被击穿损坏。压敏电阻测量示意图如图1.60所示。
图1.60 压敏电阻测量示意图
将指针式万用表调至R×10kΩ挡或将数字式万用表调至200MΩ挡,两表笔分别与压敏电阻的两引脚相接,测出阻值,交换表笔后再测量一次,若两次测得的阻值均为无穷大,则说明被测压敏电阻合格,否则表明被测压敏电阻严重漏电且不可使用。
4. 湿敏电阻的检测
用万用表检测湿敏电阻时,应先将万用表置于欧姆挡(具体挡位根据湿敏电阻阻值的大小确定),再用蘸水棉签放在湿敏电阻上,如果万用表显示的阻值在数分钟后有明显变化(依湿度特性不同而变大或变小),则说明所测湿敏电阻良好。万用表检测湿敏电阻示意图如图1.61所示。
图1.61 万用表检测湿敏电阻示意图
5. 气敏电阻的检测
检测气敏电阻时,首先判断哪两个极为加热极引脚,哪两个极是阻值敏感极引脚。气敏电阻加热极引脚之间阻值较小,应将万用表置于最小欧姆挡。万用表两表笔任意分别接触两个引脚测其阻值,其中两个引脚之间的阻值较小,一般阻值为30~40Ω,则这两个引脚为加热极H、h,余下引脚为阻值敏感极A、B。
其次检测气敏电阻是否损坏。将指针式万用表置于R×1kΩ挡或将数字式万用表置于20kΩ挡,红、黑表笔分别接气敏电阻的阻值敏感极。气敏电阻的加热极引脚接一限流电阻与电源相连,对气敏元件加热,观察万用表显示阻值的变化。在清洁空气中,接通电源时,万用表显示阻值刚开始应先变小,随后阻值逐渐变大,大约几分钟后,阻值稳定。如果测得阻值为零、阻值无穷大或测量过程中阻值不变,则说明气敏电阻已损坏。在清洁空气中检测,待气敏电阻阻值稳定后,将气敏电阻置于液化气灶上(打开液化气瓶,释放液化气,不点火),观察万用表显示的阻值。如果测得阻值明显减小,则说明所测气敏电阻为N型;如果测得阻值明显增大,则说明所测气敏电阻为P型;如果测得阻值变化不明显或阻值不变,则说明气敏电阻灵敏度差或已损坏。
6. 保险电阻的检测
保险电阻的检测方法与普通电阻的检测方法一样,根据保险电阻的标称阻值大小选择合适的万用表欧姆挡位(指针式万用表注意调零),将两表笔(不分正负极)分别与保险电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。如果测出保险电阻的阻值远大于其标称阻值,则说明被测保险电阻已损坏。对于熔断后的保险电阻所测阻值应为无穷大。通常情况下,保险电阻不会出现短路的故障。
7. 磁敏电阻的检测
用万用表检测磁敏电阻,只能粗略检测好坏,而不能准确测出阻值。检测时,将指针式万用表置于R×1Ω挡,数字式万用表置于200Ω挡,两表笔分别与磁敏电阻的两引脚相接,测其阻值。磁敏电阻旁边无磁场时,阻值应比较小,此时若将一磁铁靠近磁敏电阻,万用表指示的阻值会有明显变化,则说明磁敏电阻正常;若显示的阻值无变化,则说明磁敏电阻已损坏。
8. 力敏电阻的检测
检测力敏电阻时,将指针式万用表置于R×10Ω挡,数字式万用表置于200Ω 挡,两表笔分别与力敏电阻两引脚相接。未施加压力时,万用表显示阻值应与标称阻值一致或接近,否则说明力敏电阻已损坏。对力敏电阻施加压力,万用表显示阻值将随外加压力大小的变化而变化。若万用表显示阻值无变化,则说明力敏电阻已损坏。
9. 排阻的检测
根据排阻的标称阻值大小选择合适的万用表欧姆挡位(指针式万用表注意调零),将两表笔(不分正负极)分别与排阻的公共引脚和另一引脚相接即可测出实际电阻值。通过万用表测量就会发现所有引脚对公共引脚的阻值均是标称阻值,除公共引脚外其他任意两引脚之间的阻值是标称阻值的两倍。排阻测量示意图如图1.62所示。
图1.62 排阻测量示意图
思考与练习
1.常用电阻的三大类,分别是______、______、______。
2.网络电阻有______和______两种结构,其中______用得最多。
3.光敏电阻在受到光照射时电阻值会______。
4.当压敏电阻两端的电压低于其标称电压时,呈______状态;当压敏电阻两端的电压高于其标称电压时,呈______状态。
5.在电路原理图中,固定电阻通常用大写英文字母“______”表示,可变电阻通常用大写英文字母“______”表示,排阻通常用大写英文字母“______”表示。
6.识别下表中所示的电阻阻值。
7.在使用电阻时发现某一电阻体上标注MZ73A—1,请问这是什么样的电阻?
8.常见电位器阻值变化规律有哪几种?分别使用在什么电路中?
9.用万用表的“Ω”挡测量电阻的阻值时,如何才能测出比较准确的阻值?
10.PTC热敏电阻和NTC热敏电阻有什么区别?
11.排阻任意两个引脚之间的阻值等于其标称阻值吗?为什么?
12.下列各图有一些特殊电阻图形符号,它们分别是什么电阻符号?
13.特殊电阻通常用字母来表示产品类别,字母F、G、L分别表示什么电阻?
14.怎样用万用表判别电位器的动触点引脚?
15.检测压敏电阻时应将万用表置于什么挡位?检测磁敏电阻时应将万用表置于什么挡位?
16.简述用指针式万用表检测普通电阻的方法与步骤。
17.用数字式万用表检测电阻,发现万用表显示“1”,这时应将开关转至较高挡位还是较低挡位?