GROB's basic electronics 회로 이론-2.저항(가변저항기,전위차계,전력감쇄곡선)

1. 가변저항기

이미지출처: https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EB%B3%80%EC%A0%80%ED%95%AD

가변저항기는 권선 혹은 탄소 저항기의 형태를 가지고 있으며 위 그림의 금속 케이스 내부에는 원형판 제어장치가 있다.이 원형판은 탄소합성 저항기 성분으로 압착한 종이나 주형 된 탄소판 위에  박막을 입힌 것이다 중간 단자가 저항 선분 원형판 위를 이동하며 접착위치를 다르게 하여 저항을 조절한다

 

 

2. 테이퍼 제어장치

축의 회전에 의해 저항값이 변화하는 것을 제어장치의 테이퍼라 한다 선형 테이퍼에서 1.5배 회전시키면 저항은 최댓값의 1.5배가 된다 마찬가지로 모든 저항값은 회전한 거리에 비례하여 변화한다 비선형 테이퍼에서는 저항값이 변화하는 비율이 일정하지 않다 이 이유는 저항 성분에서 탄소 밀도가 일정하지 않기 때문이다 볼륨 조절을 위한 테이퍼는 조절 폭이 작을 경우 저항값의 변화가 작다 따라서 갑자기 소리가 커지 거나 작아지는 것을 방지한다

 

3. 가감 저항기와 전위차계

가감 저항기(rheostat)와 전위차계(potentiometer)는 회로 내에서 전류나 전압의 양을 변화시키는 데 사용되는 가변저항기다. 직류와 교류 응용 분야에서 모두 제어 가능하다

이미지 출처:https://ko.erch2014.com/obschestvo/77031-chto-takoe-reostat-vidy-i-ih-naznachenie.html

가감 저항기는 부하와 직렬로 연결되는 두단 자를 갖는 가변저항기이다 전류 양을 조절하는 데 사용된다(위 사진이 가감 저항기)

전위차계는 일반적으로 세 개의 단자를 가지고 있고 두단자 끝사이에 고정된 최대 r은 전압원에 병렬로  연결된다 그런 다음 가변 암을 사용하여 끝단자와 가운데 사이에서 분배되는 전압을 조정하게 된다 

 

 

 

 

4. 저항기의 정격 전력

저항기는 저항값 이외의 전류에 의해 발생된 전력을 소모하기에 충분한 정격 전력을 가져야 만한다 정상적으로 동작할 경우에 대게 탄소 저항기의 온도는 따듯한 정도로 뜨겁게 되지는 않는다 권선 저항기의 경우는 매우 높은 온도에서 동작이 가능하다 최대 온도는 300°C이다 만약 저항기가 과도한 전력 소모로 인해서 너무나 뜨겁게 된다면, 저항이 변화하거나 연소할 수 있다.

 

정격 전력은 물리적인 크기와 저항기의 구성성분에 의하여 좌우되는 물리적인 특성이 존재한다

 

1. 물리적인 크기가 클수록 높은 정격 전력을 갖는다.

2. 높은 정격 전력의 저항기일수록 높은 온도에서 동작 가능하다

3. 권선 저항기는 탄소 저항기보다 크고 높은 정격 전력을 갖는다

 

정격 전력이 높으면 정격전압도 높다. 높은 정격전압은 내부의 아크방전을 일으키지 않고 저항 양단에 인가할 수 있는 최대 전압을 제공할 수 있다  탄소 저항기를 예로 들면 최대 전압은 1W에 대한 500V  ,1/2W에 대해 350V, 1/4W에 대해 250V ,1/8에 대해  150V이다 전압이 과도하게 주어질 경우에  권선 사이에 아크방전이 생기거나 탄소 저항기는 탄소입자 사이에 아크방전이 발생할 수 있다

 

 

5. 전력 감쇄 곡선 

탄소 저항기를 비롯하여 PCB위에 다른 저항기 및 소자들이 서로 가까이 위치할 때 모든 소자 들은 한정된 공간 내에서  열을 발생하기 때문에 25°C 이상의 온도로 상승할 수 있다. 이러한 탄소 저항기는 70°C 이내에서 동작할 때 사용 정격 전력이 유효하다  그러나 70°C 이상의 온도가 된다면 정격 전력을 낮추 어야만 한다 70°C이상이 되면 선형적으로 정격 전력이 감소한다

저항의 전력 감쇄곡선

파란색 선을 예를 들어보자 주위의 온도가 110°C 일 경우  정격 전력은 50%로 감소해야만 한다  즉 110°C에서  동작중이 1KΩ,1/2W 저항기가 있다면 1/4W까지만 전압을 안정적으로 소비할 수 있다 만약 같은 조건에 1/2W를 안정적으로 소비하고 싶으면 1KΩ,1W가 필요하다는 소리다

 

6. 수명(shelf life)

사용하지 않을 경우에 저항기의 특성은 거의 영구적으로 유지된다 저항기가 전류에 의해 높은 온도로 가열되지 않는다면 저항기의 고유한 특성은 시간이 지남에 따라 서 변화하지 않는다 일반적으로 저항기의 수명은 문제가 되지 않는다

 

 

7. 저항기의 고장

 

7-1 잡음 제어

음성 제어와 같은 응용분야에서 가변 암이 회전할 때  저항이 부드럽게  변화하면 잡이 덜발 생 하기 때문에  이러한 특성을 갖는 탄소 제어장치가 선호된다

그러나 저항 선분이 와이퍼 접촉에 의해서 닳게 되면 제어 잡음(control noisy)이 발생된다  음성 제어장치에서 축이 회전할 때 긁히는 것과 같은 잡음이 발생했다면 저항 성분이 더러워졌거나 닳았다는 것이다 만약 그냥 더러워진 것뿐이라면 특수한 제거제를 이용하여 세척할 수 있다

가변저항 실측 후 선형화 점들이 요동치는것을보아 가변저항이 닳아있음

7-2 R의 변화

탄소합성 저항기의 값은 종종 허용된 범위를 벗어날 수 있다 이는 오래된 기간 동안 저항기가 가열될 경우 발생하고 대부분의 경우는 저항값이 증가하는 쪽으로 흘러간다 이러한 현상을 노화 (aging)라고 한다 탄소 필름과 금소 필름 저항기는 거의 노화되지 않는다  칩저항은 탄소 피복이 제거되면 저항이 변화하므로 절대로 문지르거나 긁어서는 안 된다