鉅大LARGE | 點擊量:2637次 | 2019年08月24日
電阻器的檢測方法和電阻器的容差(允許誤差)與自發(fā)熱計算
電阻器(Resistor)在日常生活中一般直接稱為電阻。用電阻材料制成的、有一定結(jié)構(gòu)形式、能在電路中起限制電流通過作用的二端電子元件。阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的,即通過電阻器的瞬時電流與外加瞬時電壓成正比。一些特殊電阻器,如熱敏電阻器、壓敏電阻器和敏感元件,其電壓與電流的關(guān)系是非線性的。電阻器是電子電路中應(yīng)用數(shù)量最多的元件,通常按功率和阻值形成不同系列,供電路設(shè)計者選用。
電阻器在電路中主要用來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電流與電壓,可作為分流器和分壓器,也可作電路匹配負載。根據(jù)電路要求,還可用于放大電路的負反饋或正反饋、電壓-電流轉(zhuǎn)換、輸入過載時的電壓或電流保護元件,又可組成RC電路作為振蕩、濾波、旁路、微分、積分和時間常數(shù)元件等
電阻器的檢測
1、固定電阻器的檢測。
A、將兩表筆(不分正負)分別與電阻的兩端引腳相接即可測出實際電阻值。為了提高測量精度,應(yīng)根據(jù)被測電阻標稱值的大小來選擇量程。由于歐姆擋刻度的非線性關(guān)系,它的中間一段分度較為精細,因此應(yīng)使指針指示值盡可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20%~80%弧度范圍內(nèi),以使測量更準確。根據(jù)電阻誤差等級不同。讀數(shù)與標稱阻值之間分別允許有±5%、±10%或±20%的誤差。如不相符,超出誤差范圍,則說明該電阻值變值了。
B、注意:測試時,特別是在測幾十kΩ以上阻值的電阻時,手不要觸及表筆和電阻的導電部分;被檢測的電阻從電路中焊下來,至少要焊開一個頭,以免電路中的其他元件對測試產(chǎn)生影響,造成測量誤差;色環(huán)電阻的阻值雖然能以色環(huán)標志來確定,但在使用時最好還是用萬用表測試一下其實際阻值。
2、水泥電阻的檢測。
檢測水泥電阻的方法及注意事項與檢測普通固定電阻完全相同。
3、熔斷電阻器的檢測。
在電路中,當熔斷電阻器熔斷開路后,可根據(jù)經(jīng)驗作出判斷:若發(fā)現(xiàn)熔斷電阻器表面發(fā)黑或燒焦,可斷定是其負荷過重,通過它的電流超過額定值很多倍所致;如果其表面無任何痕跡而開路,則表明流過的電流剛好等于或稍大于其額定熔斷值。對于表面無任何痕跡的熔斷電阻器好壞的判斷,可借助萬用表R&TImes;1擋來測量,為保證測量準確,應(yīng)將熔斷電阻器一端從電路上焊下。若測得的阻值為無窮大,則說明此熔斷電阻器已失效開路,若測得的阻值與標稱值相差甚遠,表明電阻變值,也不宜再使用。在維修實踐中發(fā)現(xiàn),也有少數(shù)熔斷電阻器在電路中被擊穿短路的現(xiàn)象,檢測時也應(yīng)予以注意。
4、電位器的檢測。
檢查電位器時,首先要轉(zhuǎn)動旋柄,看看旋柄轉(zhuǎn)動是否平滑,開關(guān)是否靈活,開關(guān)通、斷時\喀噠\聲是否清脆,并聽一聽電位器內(nèi)部接觸點和電阻體摩擦的聲音,如有\(zhòng)沙沙\聲,說明質(zhì)量不好。用萬用表測試時,先根據(jù)被測電位器阻值的大小,選擇好萬用表的合適電阻擋位,然后可按下述方法進行檢測。
A、用萬用表的歐姆擋測\1\、\2\兩端,其讀數(shù)應(yīng)為電位器的標稱阻值,如萬用表的指針不動或阻值相差很多,則表明該電位器已損壞。
B、檢測電位器的活動臂與電阻片的接觸是否良好。用萬用表的歐姆檔測\1\、\2\(或\2\、\3\)兩端,將電位器的轉(zhuǎn)軸按逆時針方向旋至接近\關(guān)\的位置,這時電阻值越小越好。再順時針慢慢旋轉(zhuǎn)軸柄,電阻值應(yīng)逐漸增大,表頭中的指針應(yīng)平穩(wěn)移動。當軸柄旋至極端位置\3\時,阻值應(yīng)接近電位器的標稱值。如萬用表的指針在電位器的軸柄轉(zhuǎn)動過程中有跳動現(xiàn)象,說明活動觸點有接觸不良的故障。
5、正溫度系數(shù)熱敏電阻(pTC)的檢測。
檢測時,用萬用表R&TImes;1擋,具體可分兩步操作:
A、常溫檢測(室內(nèi)溫度接近25℃);將兩表筆接觸pTC熱敏電阻的兩引腳測出其實際阻值,并與標稱阻值相對比,二者相差在±2Ω內(nèi)即為正常。實際阻值若與標稱阻值相差過大,則說明其性能不良或已損壞。
B、加溫檢測;在常溫測試正常的基礎(chǔ)上,即可進行第二步測試-加溫檢測,將一熱源(例如電烙鐵)靠近pTC熱敏電阻對其加熱,同時用萬用表監(jiān)測其電阻值是否隨溫度的升高而增大,如是,說明熱敏電阻正常,若阻值無變化,說明其性能變劣,不能繼續(xù)使用。注意不要使熱源與pTC熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻,以防止將其燙壞。
6、負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)的檢測。
(1)、測量標稱電阻值Rt
用萬用表測量NTC熱敏電阻的方法與測量普通固定電阻的方法相同,即根據(jù)NTC熱敏電阻的標稱阻值選擇合適的電阻擋可直接測出Rt的實際值。但因NTC熱敏電阻對溫度很敏感,故測試時應(yīng)注意以下幾點:A?Rt是生產(chǎn)廠家在環(huán)境溫度為25℃時所測得的,所以用萬用表測量Rt時,亦應(yīng)在環(huán)境溫度接近25℃時進行,以保證測試的可信度。B?測量功率不得超過規(guī)定值,以免電流熱效應(yīng)引起測量誤差。C?注意正確操作。測試時,不要用手捏住熱敏電阻體,以防止人體溫度對測試產(chǎn)生影響。
(2)、估測溫度系數(shù)αt
先在室溫t1下測得電阻值Rt1,再用電烙鐵作熱源,靠近熱敏電阻Rt,測出電阻值RT2,同時用溫度計測出此時熱敏電阻RT表面的平均溫度t2再進行計算。
7、壓敏電阻的檢測。
用萬用表的R&TImes;1k擋測量壓敏電阻兩引腳之間的正、反向絕緣電阻,均為無窮大,否則,說明漏電流大。若所測電阻很小,說明壓敏電阻已損壞,不能使用。
8、光敏電阻的檢測。
A、用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住,此時萬用表的指針基本保持不動,阻值接近無窮大。此值越大說明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零,說明光敏電阻已燒穿損壞,不能再繼續(xù)使用。
B、將一光源對準光敏電阻的透光窗口,此時萬用表的指針應(yīng)有較大幅度的擺動,阻值明顯減小。此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無窮大,表明光敏電阻內(nèi)部開路損壞,也不能再繼續(xù)使用。
C、將光敏電阻透光窗口對準入射光線,用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動,使其間斷受光,此時萬用表指針應(yīng)隨黑紙片的晃動而左右擺動。如果萬用表指針始終停在某一位置不隨紙片晃動而擺動,說明光敏電阻的光敏材料已經(jīng)損壞。
9、性能檢測。
①獨立測量方法
使用萬用表測量固定電阻器兩端的阻值并與標稱值進行比較。只要在偏差范圍內(nèi),則為好電阻器。使用萬用表測量電阻器(或其它元器件)時要注意,手不能同時接觸電阻器的兩條引腳。
②在印制電路板上測量的方法
電阻器損壞時,只要排除了因潮濕或塵埃引起阻值變小的可能外,大部分電阻阻值都會變大甚至開路。而在印制電路板上測量電阻器時,由于與之并聯(lián)的元器件有很多,正常時無論怎樣測量,電阻讀數(shù)都只會小于或等于標稱值。若正、反測量電阻發(fā)現(xiàn)有一次讀數(shù)大于標稱值且超出偏差范圍,則該電阻肯定是壞電阻,若讀數(shù)兩次都小于標稱值,則該電阻不一定是壞電阻。若還有懷疑,則必須拆出來單獨測量。
電阻器的允許誤差(容差)
批量生產(chǎn)的電阻器很難具有完全一樣的電阻值。因此,生產(chǎn)者給他們的電阻制訂了允許誤差。允許誤差是指電阻最大允許誤差值與電阻標稱值的百分比。例如,一個允許誤差為10%的1000Ω電阻,其實際的電阻值為900Ω到1100Ω之間。
普通電阻的允許誤差有10%、5%、2%、1%。也有允許誤差小于0.01%的精密電阻。當然,低允許誤差的電阻比高容差的電阻價格要高。
電阻器的自發(fā)熱計算
電阻器自發(fā)熱的計算是一個非常基本的概念,但很多工程師對它并不熟悉,或經(jīng)常被他們忽略。
在我闡述最近設(shè)計的高精度電阻式溫度檢測器(RTD)采集系統(tǒng)的原理時,我意識到了它的重要性。對于圖1中的簡化設(shè)計,需要考慮信號路徑中電阻器自發(fā)熱引起的誤差,才能防止它們所導致的不希望出現(xiàn)的誤差級。
該設(shè)計針對比率計測量設(shè)計,因此模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的最終轉(zhuǎn)換結(jié)果直接取決于參考電阻器RREF的絕對值。由于RREF上有激勵電流經(jīng)過,因此它會消耗電源并發(fā)熱,從而可引起電阻變化,影響系統(tǒng)精確度。此外,電阻器自發(fā)熱影響在電流感應(yīng)或功率測量等眾多其它應(yīng)用中也很重要,其取決于電阻器絕對值,因為在電阻器消耗電源時它可能會改變阻值。
電阻器的溫度系數(shù)(或TC)規(guī)定了電阻器溫度變化時電阻的變化范圍。電阻器TC的單位一般是每攝氏度百萬分之一(ppm/°C)。一個1%電阻器具有大約+/-100ppm/°C的TC,而高精度金屬箔電阻器則提供不足0.1ppm/°C的TC。
公式1和公式2是溫度從25°C到125°C變化時,如何使用電阻器TC規(guī)范計算1kΩ、±100ppm/°C電阻器阻值ΔRTC變化的實例。
一般來說,較小表面安裝組件(0201、0402、0603等)在功率耗散方面效率較低,因此具有極高的自發(fā)熱系數(shù)θSH,有時高達1000°C/W以上!這些較小電阻器的額定功率級通常小于0.1W,但其溫度會隨功率耗散極其快速地變化。
公式3可計算功率耗散所引起的電阻器溫度增加量ΔTSH。公式4將ΔTSH插入公式1替代ΔT,以確定100°C/W適度自發(fā)熱和0.5W功率耗散情況下自發(fā)熱所引起的電阻變化。
盡管電阻器產(chǎn)品說明書中通常不提供自發(fā)熱系數(shù),但通常都包含功率額定值下降曲線,您可通過該曲線反向計算出自發(fā)熱系數(shù)。
功率額定值下降曲線可在不超過最大指定溫度情況下,針對環(huán)境溫度規(guī)定電阻器的最大功耗。圖2是0.5W電阻器的電阻器功率額定值下降曲線實例。
您可以從圖2的曲線中輕松確定最大工作溫度TMAX,也就是在額定耗散等于0%時x軸上的值。在所示實例中,最大工作溫度是150°C。
另外,電阻器也不可能在100%額定耗散(TMAX_pWR100%)、85°C下工作。您可通過該溫度、最大工作溫度以及電阻器的功率額定值計算出針對θSH的值,公式如下。
您現(xiàn)在可憑借計算得出的自發(fā)熱系數(shù)確定熱增加量,從而可使用公式3和公式4計算功率耗散所引起的電阻變化。因此,您可根據(jù)電阻變化確定對最終系統(tǒng)精度的影響。
因此下次再設(shè)計需要高精度電阻器值的系統(tǒng)時,一定要考慮電阻器自發(fā)熱因素!
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