Direnç Nedir? Çeşitleri Nelerdir ?

Direnç Nedir?

Direnç nedir ? Direnç kelime anlamı olarak adı üstünde, direnmek anlamını taşır. Elektronikte de direnç aynı anlamı taşır. Devrede akıma(I) karşı bir direnme gösterir. Akım direncin üstünden geçerken bir zorlanmayla, dirençle karşılaşır. İngilizce olarak da dirence “resistor” denir. Direncin birimi Ohm Ω ‘dur.  R harfi ile gösterilir. Bu ohm da nerden çıktı diye sorarsanız, ohm kanununu bulan Georg Simon Ohm bilim adamının soyadıdır. İsmin üzerine tıklayarak Ohm hakkında ayrıntılı bilgiye ulaşabilirsiniz.

Bir direnç, elektron akışını sınırlayan iki terminalli elektronik bir bileşendir. Bunu yaparken, enerjiyi ısı şeklinde yayar. Her direnç kendi değeri kadar direnç gösterir.

Direncin çalışma prensibini daha iyi anlayabilmemiz için öncelikle gerilim(voltaj) ve akımı bilmeniz gereklidir.

Gerilim (Voltaj): Bir elektrik devresinde, iki nokta arasındaki potansiyel farka gerilim denir. Gerilim genellikle U harfi ile sembollendirilir. Fakat bazı kaynaklarda E olarak da gösterilebilir. Birimi ise V Volt’tur.

Akım: Bir elektrik devresinde serbest elektronların bir taraftan diğer tarafa yer değiştirmesidir. Bu yer değiştirme güç kaynağı içinde (–)’den (+)’ya doğru olur, devre içinde ise (+)’dan (–)’ye doğru olur. Buna elektron akışı/akım denir. Akım I harfi ile sembollendirilir. Birimi ise A , Amper’dir.

Örnek olarak; Bir kablonun çapı küçüldükçe direnci de artar. Ampül içerisindeki ince telden geçen yüksek akım dirençle karşılaştığı için tel ısınır ve kızarır. Bir diğer örnek de; genelde LED’lere bağlı bir direnç her zaman vardır görmüşsünüzdür. Bu devredeki akımı LED’in çalışma gerilim ve akımına göre ayarlar.

Bazı kaynaklarda direncin tanımında “akımı sabit olarak sınırlar” şeklinde tanımlar. Fakat bu her direnç çeşidi için mümkün değildir. Bunu da direnç çeşitlerini inceleyerek daha iyi anlayacağız. Direnç OHM kanunu kullanılarak hesaplanır.

• V = I * R
• R = V / I
• I = V / R

Direnç Çeşitleri

Dirençler malzemelerine ve kullanışlarına göre farklı çeşitlerdedir.

Kullanım amacına göre dirençler;

• Sabit Dirençler
• Ayarlı Dirençler
• Ortama Göre Değişken Dirençler

Yapıldıkları malzemelere göre dirençler;

• Karbon Dirençler
• Karbon Yığın Dirençler
• Karbon Film Dirençler
• Baskı Karbon Dirençler
• Kalın ve İnce Film Dirençler
• Metal Film Dirençler
• Metal Oksit Film Dirençler
• Telli dirençler
• Folyo Dirençler
• Şönt Dirençleri
• Izgara Dirençler

Direnç çeşitlerinin üzerlerine tıklayarak ilgili sayfaya bakınız.

Dirençlerin Bağlanması

Dirençler devrelerde seri, parelel veya karışık olarak bağlanılarak kullanılabilirler. Birden çok direncin yaptığı etkiyi tek başına yapabilen dirence eşdeğer direnç denir.

1. Dirençlerin Seri Bağlanması:

Dirençler birbiri ucu ardına seri olarak bağlanır. Bu bağlama şeklinde tüm dirençlerden geçen akım birbirine eşittir: “I_T= I₁=I₂=I₃” Fakat eşdeğer direnç “R_eş=R₁+R₂+R₃” toplamının sonucudur. Her direnç üzerinden geçen gerilim toplamları da üreteçten çıkan gerilimi verir: “V_T=V₁+V₂+V₃” toplamının sonucudur.

2. Dirençlerin Paralel Bağlanması:

Her direnç bir diğerine iki ucundan da bağlıdır. Burada tüm dirençlerden geçen toplam akım: “I_T= I₁+I₂+I₃” toplamının sonucudur. Burada her dirençten ölçülen gerilim birbirine eşittir:  “V_T=V₁=V₂=V₃”  Eşdeğer Direnç ise: “¹/R_T = ¹/R₁ + ¹/R₂ + ¹/R₃” toplamı sonucu bulunur.

3. Dirençlerin Paralel Bağlanması:

Aynı hat üzerinde hem parelel hem de seri bağlı dirençler olabilir. Burada hesaplama yapılırken ilk önce parelel olan dirençler kendi aralarında parelel direnç hesap yöntemi ile hesaplanır ve seri dirençmiş gibi diğer seri dirençlerin arasına eklenir, seri direnç hesaplama yöntemine göre hesaplanarak sonuç elde edilir.

Yani ilk önce R₂ ve R₃ direnci parelel yönteme göre hesaplanır. Daha sonra R₁ ve R₄ arasına eklenerek seri yönteme göre hesaplanarak sonuç elde edilir.

Sabit Dirençler

Karbon Dirençler (Yığın, Film)

Karbon karışımlı dirençler, ince toz haline getirilmiş karbon ve yalıtıcı malzemeden, genellikle seramikten oluşan bir karışımdan yapılır. Direnç, dolgu malzemesinin (toz seramik) karbona oranıyla belirlenir. Ucuz ve kolay bulunabilirlik, dolayısıyla en çok kullanılan direnç türüdür. Direncin üzerine renkli çizgiler ile değeri belirtilir.

Karbon Yığın Dirençler

Rezistif eleman, ince toz haline getirilmiş karbon ve genellikle seramik olan bir yalıtım malzemesinin karışımından yapılır. Bir reçine karışımı bir arada tutar. Direnç, dolgu malzemesinin (toz seramik) karbona oranı ile belirlenir. İyi bir iletken olan daha yüksek karbon konsantrasyonları daha düşük dirençle sonuçlanır. Karbon bileşimi dirençleri 1960’larda ve daha önce yaygın olarak kullanılmıştır, ancak diğer türlerin tolerans, voltaj bağımlılığı ve stres gibi daha iyi özelliklere sahip olması nedeniyle genel kullanım için popüler değildir.

Karbon bileşimi dirençleri hala mevcuttur, ancak nispeten pahalıdır. Değerler ohm’un kesirlerinden 22 megaohm’a kadar değişmektedir. Yüksek fiyatları nedeniyle, bu dirençler artık çoğu uygulamada kullanılmamaktadır. Ancak, güç kaynaklarında ve kaynak kontrollerinde kullanılırlar.  Ayrıca, özgünlüğün bir faktör olduğu eski elektronik ekipmanların onarımı için de talep var.

Film Direnç Nedir

Film dirençler; cam veya seramik gibi yalıtkan bir taşıyıcı üzerine ince bir tabaka direnç malzemesi olarak üretilirler. Film kalınlığına göre: İnce ve kalın film dirençler olarak sınıflandırılırlar.

İnce film dirençler

Porselen veya seramik vb. silindirik taşıyıcı çubuk üzerine; karbon, nikel-krom, tantal nitrit, metal oksitler gibi direnç malzemeleri ve cam tozu karışımı püskürtme yoluyla kaplanır. Püskürtülen bu direnç maddesi, çok ince bir elmas uçla veya lazer ışınıyla ya da foto-litografik yöntemler 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.

Toleransları %1’den daha küçük olabilir. Yüksek ısıl kararlılıkları ve düşük toleransları ile birçok uygulamada kullanılabilir.

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. Bu yöntemle, hem sabit hem de ayarlı dirençler yapılmaktadır. Film dirençlerin toleransları %1-5 civarındadır.

Baskı Karbon Direnç Nedir ?

Karbon bileşim dirençleri, PCB üretim sürecinin bir parçası olarak doğrudan baskılı devre kartı (PCB) yüzeylerine basılabilir. Bu teknik hibrid PCB modüllerinde daha yaygın olmasına rağmen, standart fiberglas PCB’lerde de kullanılabilir. Toleranslar genellikle oldukça büyüktür ve% 30 civarında olabilir. Tipik bir uygulama, kritik olmayan çekme dirençleridir.

Metal Film Direnç Nedir ?

Metal film dirençleri genellikle nikel krom (NiCr) ile kaplanır, ancak ince film dirençleri için yukarıda listelenen sermet malzemelerinden herhangi biriyle kaplanabilir. İnce film dirençlerden farklı olarak, malzeme püskürtmekten farklı teknikler kullanılarak uygulanabilir (bu tekniklerden biri olmasına rağmen). Ayrıca, ince film dirençlerin aksine, direnç değeri dağlama yerine kaplamadan bir sarmal kesilerek belirlenir. (Bu, karbon dirençlerinin yapılma şekline benzer.)

Sonuç, makul bir tolerans (% 0.5,% 1 veya% 2) ve genellikle 50 ila 100 ppm/K arasında bir sıcaklık katsayısıdır. Metal film dirençleri, düşük voltaj katsayısı nedeniyle iyi gürültü özelliklerine ve düşük doğrusallığa sahip değildir. Sıkı toleransları, düşük sıcaklık katsayıları ve uzun vadeli stabiliteleri de yararlıdır.

Metal Oksit Film Direnç Nedir ?

Metal-oksit film dirençleri, Metal filmden daha yüksek çalışma sıcaklığı ve daha yüksek stabilite / güvenilirlik sağlayan metal oksitlerden yapılmıştır. Yüksek dayanıklılık talepleri olan uygulamalarda kullanılırlar.

Telli Direnç Nedir ?

Telli dirençler genellikle bir metal tel, genellikle nikrom, bir seramik, plastik veya fiberglas çekirdeğin etrafına sarılarak yapılır. Telin uçları, çekirdeğin uçlarına tutturulmuş iki kapak veya halkaya lehimlenir veya kaynaklanır. Düzenek, bir boya tabakası, kalıplanmış plastik veya yüksek sıcaklıkta pişmiş bir emaye kaplama ile korunur. Bu dirençler 450 ° C’ye kadar alışılmadık derecede yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde tasarlanmıştır.

Tel dirençler bobinler olduğundan, diğer direnç tiplerine göre daha fazla endüktansa sahiptirler, ancak teli dönüşümlü olarak ters yönde bölümlere sarmak endüktansı en aza indirebilir. Diğer teknikler, bifilar sargı veya düz ince bir oluşturucu (bobinin enine kesit alanını azaltmak için) kullanır. En zorlu devreler için Ayrton-Perry sargılı dirençler kullanılır.

Telli dirençlerin uygulamaları, yüksek frekans hariç olmak üzere, bileşim dirençlerinin uygulamalarına benzer. Tel sargılı dirençlerin yüksek frekans yanıtı, bir kompozisyon direncininkinden çok daha kötüdür.

Metal Folyo Direnç Nedir ?

Bir folyo direncinin birincil direnç elemanı, birkaç mikrometre kalınlığında bir krom nikel alaşımlı folyodur. Krom nikel alaşımları, büyük bir elektrik direncine (bakırın yaklaşık 58 katı), küçük bir sıcaklık katsayısına ve oksidasyona karşı yüksek dirence sahip olmaları ile karakterize edilir. Örnekler, tipik bileşimi, erime noktası 1420 ° C olan, 80 Ni ve 20 Cr olan Krom A ve Nikrom V’dir. Demir eklendiğinde, krom nikel alaşımı daha yumuşak olur. Nikrom ve Krom C, demir içeren bir alaşımın örnekleridir. Nikrom’a özgü bileşim, 60 Ni, 12 Cr, 26 Fe, 2 Mn ve Chromel C, 64 Ni, 11 Cr, Fe 25’tir. Bu alaşımların erime sıcaklığı, sırasıyla 1350 ° ve 1390 ° C’dir.

1960’lardaki tanıtımlarından bu yana, folyo dirençler mevcut herhangi bir direnç için en iyi hassasiyet ve kararlılığa sahiptir. Önemli kararlılık parametrelerinden biri direnç sıcaklık katsayısıdır (TCR).

Bu tip direncin termal kararlılığı, metalin elektrik direncinin sıcaklıkla birlikte arttığı ve diğer boyutları seramik bir substrat tarafından kısıtlanan folyonun kalınlığında bir artışa yol açan termal genleşmeyle karşıt etkilerle de ilgilidir.

Şönt (Ampermetre) Direnç Nedir ?

Bir Ampermetre şöntü, dört terminale ve miliohm veya hatta mikro-ohm cinsinden bir değere sahip özel bir akım algılama direncidir. Akım ölçüm cihazları kendi başlarına genellikle sadece sınırlı akımları kabul edebilir. Yüksek akımları ölçmek için akım, voltaj düşüşünün ölçüldüğü ve akım olarak yorumlandığı şönt içinden geçer. Tipik bir şant, yalıtkan bir tabana monte edilmiş bazen pirinç olmak üzere iki katı metal bloktan oluşur. Bloklar arasında ve lehimlenmiş veya lehimlenmiş, bir veya daha fazla düşük sıcaklık direnç katsayısı (TCR) manganin alaşımı şeridi vardır.

Ayarlı Dirençler

Ayarlı dirençler, direnç değerinde duruma göre değişiklik yapılması veya istenilen bir değere ayarlanması gereken devrelerde kullanılırlar. Karbon, telli ve kalın film yapıda olanları vardır.

Ayarlı dirençler iki ana gruba ayrılır:

1. Reostalar
2. Potansiyometreler

Reostalar

Reostalar,iki uçlu ayarlanabilen(değişken direnç) dirençlerdir. Bu iki uçtan birine bağlı olan kayıcı uç, direnç üzerinde gezdirilerek, direnç değeri değiştirilir.

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

Laboratuvarlarda 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. Ve reostalar yukarı da da belirttiğimiz gibi ayarlı dirençlere dahildir.

Potansiyometreler

Potansiyometreler üç uçlu ayarlı orta uç, direnç üzerinde gezinebilir. Direnç değerinin değiştirilmesi yoluyla gerilim bölme, diğer bir deyimle çıkış gerilimini ayarlama işlemini yapar. Devre direncinin çok sık değiştirilmesi istenen yerlerde kullanılır. Potansiyometreler radyo gibi cihazlarda sesin açılıp kapanması için kullanılır.

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: Lineer potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim

B: Logaritmik potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim

Karbon potansiyometreler. Lineer (doğrusal) veya logaritmik (eğrisel) gerilim ayarı yapacak şekilde üretilir. 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 (doğrusal) 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.

2. Telli potansiyometreler

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.

3. Vidalı potansiyometreler

Vidalı 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 alınabilir.

Potansiyometrelerin başlıca kullanım alanları: Potansiyometreler elektronikte başlıca üç amaç için kullanılırlar;

• Ön ayar için
• Genel amaçlı kontrol için
• İnce ayarlı kontrol için

Standart direnç renk kodları

Dirençlerin değer ve toleransları büyük çoğunlukla üzerlerine çizilen renk şeritleri ile belirtilir. Renk kodlarını okumak için şu formül uygulanır: AB*10^C

Not: Renkler kırmızıdan mora, kırmızı düşük enerji, mor yüksek enerji olmak üzere temsil etmektedir.

Ortama Göre Değişken Dirençler

Konu çok uzadığı için, bu kısmı ikinci bölümde inceleyeceğiz..(yakında eklenecektir.)

Kaynak: wikipedia, elektronik kitaplar