Direnç Akım-Gerilim Grafiği [Rezistif Yük]

 
 

 
Direnç yani omik yüklerin akım ve gerilim grafik Animasyonu.

Direnç

Devreye uygulanan gerilim ve akım bir uçtan diğer uca ulaşıncaya kadar izlediği yolda birtakım zorluklarla karşılaşır. Bu zorluklar elektronların geçişini etkileyen veya geciktiren kuvvetlerdir. İşte bu kuvvetlere DİRENÇ denir. Direncin birimi “Ohm” dur.

OHM KANUNU

Bir elektrik devresinde; akım, voltaj ve direnç arasında bir bağlantı mevcuttur. Bu bağlantıyı veren kanuna Ohm kanunu adı verilir. 1827 yılında Georg Simon Ohm şu tanımı yapmıştır: “Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının,iletkenden geçen akım şiddetine oranı sabittir.” R = V / I şeklinde ifade edilir. Burada R dirençtir. Bu direnç rezistans veya empedans V volt İ de akım yani Amperdir. www.diyot.net

Elektriği içi su dolu bir bidona takılı çeşmeden akan bir suya benzetebiliriz. Bidonun içindeki suyun yüksekliği ne kadar fazla olursa suyun basıncı da o kadar yüksek olur. Suyun basıncı voltajdır. Çeşmeyi de ne kadar fazla açarsak o kadar fazla su akar. Akan suyun miktarına da akım deriz. Tabiki Çeşme de direnc olur. Direnç ne kadar düşerse geçen akım o kadar fazla olur.

Elektrik devrelerinde de, bir gerilimin karşısına bir direnç koyarsanız, direncin müsaade ettiği kadar elektron geçebilir, yani akım akabilir, geçemeyen itişip duran bir kısım elektron ise, ısı enerjisine dönüşür ve sıcaklık olarak karşımıza çıkar.

OHM kanunu

I = V/ R yada R =V / I yada V = I x R
R = direnç (birimi ohm) , I = akım (birimi amper) V =gerilim (birimi Volt)
Bir örnekle açıklarsak
2 ohm bir direncin üstünden 2 amper akım geçiyorsa bu direncin üstündeki voltaj nedir ?
V = I x R formülünden V = 2 x 2 = 4 volt bulunur.

Ohm-Kiloohm-Megaohm arasındaki ilişkiler
1 Ohm = 0,001 Kiloohm dur. Yani 1000 Ohm, 1 Kiloohm dur.
1 Ohm = 0,000001 Megaohm dur. Yani 1000000 Ohm, 1 Megaohm dur.
1 Kiloohm = 0,001 Megaohm dur. Yani 1000 Kiloohm, 1 Megaohm dur.

Dirençlerin Seri Bağlanması

Dirençler seri bağlanmasında toplam direnç, seri bağ lanan direnç değerlerinin toplamına eşittir.www.diyot.net

RT = R1 + R2 + R3

Dirençlerin Paralel Bağlanması

Direclerin karışık bağlanması

Karışık bağlı dirençlerde toplam direnç değeri bulunurken, paralel dirençlerin değeri kendi arsında hesaplanır. Sonra elde edilen değer diğer dirençlerle seri gibi kabul edilerek sonuç bulunur.

Örnek: R1 = 5, R2 = 10, R3 =10, R4 = 20 ohm olan yukarıdaki devrede toplam direnç nedir.

p = (R2 x R3) / (R2 + R3) ==> Rp = (10 x 10) / (10 + 10) ==> Rp = 5 ohm

Rt = R1 + Rp + R4 ==> Rt = 5 + 5 + 20 ==> Rt = 30 ohm

Dirençlerin Elektronik Devrelerdeki Görevleri

Devreden geçen akımı sınırlayarak aynı değerde tutmak.
Devrenin besleme gerilimini bölerek, yani küçülterek başka elemanların çalışmasına yardımcı olmak.
Hassas yapılı devre elemanlarının aşırı akıma karşı korunmasını sağlamak.

Her devre elemanı belirli voltaj aralıklarında çalışır, belirli akımlara dayanabilir ya da gereksinim duyar,yada belirli voltajlara belirli tepkiler verir. Devrenin belirli yerlerine yerleştirilen dirençler elektrik enerjisinin bir kısmını kendileri kullanarak devrenin her noktasında gerekli değerlerde voltaj ya da akım olması için konur. Basit bir örnek yapalım

Bu devrede 5Voltluk bir kaynağa bağlı bir R direnci ve bir led var. LED’in direncini 100 ohm kabul edelim. Dayanabileceği maksimum akım ise 10 mA(0.01 Amper) olsun. Eğer burada bir direnç olmasaydı 5V = I x 100 denkleminden akım, I=0.05A olacaktı ve LED yanacaktı. Oysa buraya 400 Ohm’luk bir direnç koyarsak ard arda iki direnç 400+100=500Ohm edecek ve aynı denklemden akım, I= 0,01A yani LED’in dayanabileceği en yüksek akım olacak.

SABİT DİRENÇLER

Özel dirençler hariç normal olarak dirençlerin üzerinde 4 renk bulunur bu renk çubukları bir kenara yakındır. Yakın olan kenarı sola alırız. Okumaya solda yakın olan taraftan başlarız. İlk renk çubuğunun rengini aynen yazarız. 2. renk çubuğunun rengini de aynen yazarız.3. renk çubuğunun değeri kadarda sıfır ekleriz. Son renk direncin toleransını gösterir değerinde etkisi yoktur.

(Yandaki şeklin üzerine tıklayın)

RENK	A	B	C	D (Çarpan)	T (Tolerans) ısıl katsayısı
Siyah	0	0	0	1Ω
Kahverengi	1	1	1	10Ω	±%1        (F) 100pmm
Kırmızı	2	2	2	100Ω	±%2        (G) 50pmm
Turuncu	3	3	3	1KΩ	– 15pmm
Sarı	4	4	4	10KΩ	-25pmm
Yeşil	5	5	5	100KΩ	±%0.5     (D)
Mavi	6	6	6	1MΩ	±%0.25   (C)
Mor	7	7	7	10MΩ	±%0.10   (B)
Gri	8	8	8		±%0.05
Beyaz	9	9	9		–
Altın	–	–	–	0.1	±%5        (J)
Gümüş	–	–	–	0.01	±%10      (K)
RENK	A	B	–	C (Çarpan)	T (Tolerans)

Renkleri aşağıdaki gibi 3 ü de kırmızı olursa direncin değeri 2200 ohm yani 2.2 kohm olur

Değeri Üzerinde Yazılı Dirençler Bazı üreticiler renk kodu yerine direnç değerlerini yazmayı tercih etmektedirler. Bunlardan bir kısmı doğrudan direnç değerini ve toleransını yazdığı gibi, bazıları da harf kodu kullanmaktadır.

Direnci gösteren harfler: R = Ohm(Ω) K = KiloOhm(KΩ), M = MegaOhm(MΩ)

Tolerans harfleri: F = ±%1, G = ±%2, J = ±%5, K = ±%10, M = ±%20

Kodlama Üç Şekilde Olmaktadır; 1- 1000 Ohm ‘a kadar olan dirençler için R harfi kullanılır. Kodlama 3 adımda yapılır:

R ‘den önce gelen sayı “Ohm” olarak direnci gösterir. R ‘den sonra gelen sayı direncin ondalık bölümünü gösterir. En sondaki harf toleransı gösterir.

Örneğin:

6R8J = 6.8 ±%5 Ω
R45G = 0.45 ±%2 Ω

1KΩ ‘dan 1MΩ ‘a kadar olan dirençler için “K” harfi kullanılır.

3K0K = 3±%10 KΩ
2K7M = 2.7±%20 KΩ

1MΩ ‘dan yukarύ dirençlerde de “M” harfi kullanılır

Dirençlerin Yapıldıkları Maddelere Göre Sınıflandırılması

Karbon dirençler: Ana ham maddeleri karbondur. Çeşitli degerlerde direnç elde etmek için, karbona belli oranlarda katki maddesi eklenmektedir(Karbon direnç kömür tozu ve reçine tozunun eritilmesi ile elde edilir.Karbon ile reçinenin karışım oranı direncin değerini verir).Büyüklüklerine göre 1/4 , 1/2 Watt 1W, 2W 3W deeğerinde yapılabilirler Bu tip hammaddeli dirençlerin hata oranları( Toleransları) yüksektir ve kullanıldıkça direnç değerleri de değişir. Bu değişim zaman içinde % 20’lere kadar yükselebilir. Karbon dirençler ucuz ve küçük boyutlu oldugu için radyo, teyp, tv, video gibi cihazların elektronik devrelerinde kullanılabilir.

Metal film dirençler: Seramik bir çubuğun üzerinin elektrik akımına karşı direnç gösteren karbon, metal film, metal oksit film vb. maddelerle kaplanması ile elde edilen dirençlerdir.

Film (ince tabakalı) dirençler: Cam veya Seramik silindirik bir çubuğun üzerinin elektrik akımına karşı direnç gösteren Saf Karbon Nikel – Karbon Metal – Cam tozu karışımı “Metal oksit” gibi değişik direnç sprey şeklinde püskürtülerek kaplanmasıyla elde edilen direnç çeşididir.Püskürtülen bu direnç maddesi, çok ince bir elmas uçla veya lazer ışınıyla 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.

Şekilde film direncin yapısı gösterilmiştir.

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. Film dirençler toleransı en küçük olan dirençlerdir.istenilen direnç değerleri sağlanabilmektedir

Uygulamada kullanılan film direnç çeşitleri şunlardır:

1. Karbon film dirençler,
2. Metal oksit film dirençler,
3. Metal cam karışımı film dirençler,
4. Cermet (ceramic-metal) film dirençler,
5. Metal film dirençler

Tel dirençler:Krom-nikel, Nikel-gümüs, konstantan gibi maddelerden üretilmis tellerin isiya dayanikli olan porselen, amyant gibi maddeler üzerine sarılmasiyla yapilan dirençlerdir. Hata oranlari çok düşüktür. Değerleri zamanla değişmez. Bu tip dirençler daha çok yüksek akımlı devrelerde kullanılırlar.

Krom-nikel, nikel-gümüş, konstantan, tungsten, manganin gibi maddelerden üretilmiş tellerin ısıya dayanıklı olan porselen, bakalit, amyant benzeri maddeler üzerine sarılmasıyla yapılan dirençlerdir. Taş dirençler büyük güçlü olduğundan yüksek akım taşıyabilirler. Resimde görülen taş dirençlerin büyük güçlü olması, bu elemanların etrafa yaydığı ısının da artmasına yol açar. İşte bu nedenle sıcaktan etkilenen elektrolitik kondansatör, diyot, transistör, entegre gibi elemanlar taş dirençlerin çok yakınına konmaz (monte edilmez).

Uygulamada kullanılan bazı taş (tel) dirençlerde, aşırı akım geçişi durumunda diğer devrelerin zarar görmesini engellemek amacıyla yapılmış termik düzenekler vardır. Direncin gövdesi üzerinde aşırı akım sonucu oluşan ısı lehimi eritir. Direnç gövdesindeki iki uç birbirinden ayrılır ve akım geçişi durur. Sigortanın atması (lehimin erimesi) dirençten aşırı akım geçişi olduğunu gösterir. Onarım yapılırken ayrılan kısmı tel kullanarak birbirine bağlamak çok sakıncalıdır. Bu yapıldığında koruma düzeneği bir daha görev yapamayarak devrenin başka kısımlarının bozulmasına yol açar.www.diyot.net

Karbon ve tel sarımlı dirençlerin teknik özellikler bakımından karşılaştırılması

Karbon dirençler	Tel sarımlı (taş) dirençler
Büyük değerli direnç yapmaya uygundur.	Küçük değerli dirençleri yapmaya uygundur.
Küçük akımlı devrelerde kullanılır.	Büyük akımlı devrelerde kullanılır.
Direnç değeri renk koduyla belirtilir.	Direnç değeri gövde üzerinde yazılıdır.
Güçleri 1/10 W-5 W arasında değişir.	Güçleri 2 – 225 W arasındadır.

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

AYARLI DİRENÇLER

Potansiyometre

Potansiyometre devamlı ayar yapılması için üretilmiş bir ayalı direnç türüdür. radyo ve teyiplerde ses yüksekliğini ayarlamak için kullanılır. Üç bacaklıdır. 1 ve 3 nolu uçlar arasında sabit bir direnç vardır. Ortadaki uç ise 1 nolu uç ile 3 nolu uç arasında hareket eder. 1 nolu uçla arasındaki direnç azaldıkça 3 nolu uç arasındaki direnç artar.

Ayarlı (değişken değerli) dirençler

Direnç değerleri, hareket ettirilebilen orta uçları sayesinde ayarlanabilien elemanlardır. Bu elemanlar yüksek dirençli tel sarımlı ya da karbondan yapılırlar. Karbon tip ayarlı dirençler şekilde görüldüğü gibi, karbon karışımlı disk biçiminde yapılır. Direnç görevini, sıkıştırılmış kağıt ya da disk şeklindeki karbon üzerine ince bir tabaka şeklinde kaplanmış karbon karışımı yapar. Karbon diskin kesilerek elde edilmiş iki ucuna bağlantı terminalleri takılır. Üçüncü uç, esnek gezer kontak biçiminde olup, disk üzerine sürtünerek döner ve istenilen direnç değerinin elde edilmesini sağlar. Bazı tiplerde gezer uç resimde görüldüğü gibi doğrusal kaymalı şekilde de olabilir.

Ayarlı direnç çeşitleri

Direnç değerleri, dairesel olarak dönen bir mil ya da sürgü kolu aracılığıyla değiştirilebilen elemanlara potansiyometre denir. Şekilde potansiyometre sembolü, potansiyometrenin iç yapısı ve potansiyometre örnekleri verilmiştir.

Uygulamada kullanılan potansiyometre çeşitleri şunlardır

I. Anahtarlı potansiyometre : Bir anahtar ile potansiyometre aynı gövdede birleştirilip hem açma kapama hem de akım ayar işlemini yapabilen elemana anahtarlı pot denir. Resimde görülen anahtarlı potlar radyo, teyp, dimmer ve benzeri gibi aygıtlarda kullanılır.

II. Stereo (steryo) potansiyometre:İki potansiyometrenin bir gövde içinde birleştirilmesiyle yapılmış olup, stereo (steryo, iki yollu) ses devrelerinde kullanılan elemanlardır. Resimde stereo potansiyometre örnekleri görülmektedir.www.diyot.net

III. Oto radyo teyp potansiyometresi:Taşıtlardaki radyo teyplerde kullanılan potlar çoklu yapıdadır. Yani bir mil üzerine bir kaç adet pot ve açma kapama (on off) anahtarı monte edilmiştir. Bu potlar, ses, balans, fader (ön-arka) fonksiyonlarını yerine getirirler.

IV.Trimpot (trim, trimer direnç)Direnç değerinin nadiren değişmesinin gerektiği devrelerde kullanılan elemandır. Yapı olarak potansiyometrelere benzer. Direnç değerleri düz ya da yıldız uçlu tornavidayla değiştirilebilir. Şekilde trimpot sembolleri ve trimpot örnekleri verilmiştir.

V.Vidalı tip (çok turlu) ayarlı direnç:Sonsuz dişli özellikli vida üzerinde hareket eden bir tırnak, kalın film yöntemiyle oluşturulmuş direncin üzerinde konum değiştirerek direnç ayarının yapılmasını sağlamaktadır. Hareketli olan tırnak potansiyometrenin orta ucudur. Bu tip ayarlı dirençlerle çok hassas direnç ayarı yapılabilir.Resimde vidalı tip ayarlı direnç görülmektedir.

Ayarlı dirençlerin direnç değişim karakteristikleri:Ayarlı dirençler, kullanılacakları devreye göre üç ayrı özellikte üretilirler.

Direnç değerleri lineer (doğrusal) olarak değişen ayarlı dirençler:Direnç değerleri sıfırdan itibaren doğrusal (eşit adım, eşit direnç) olarak artar. Gövdelerinde LIN (lin) sözcüğü bulunur. Örneğin üzerinde LIN 220 k yazılı olan bir pot lineer özellikte ve 220 kohm değerindedir. LIN yazılı dirençlerde değişim düzgün olmaktadır.

Lineer potansiyometreler, güç kaynağı, zamanlayıcı vb. devrelerinde kullanılırlar.

Pozitif logaritmik (poz. log.) özellikli ayarlı dirençler: Direnç değerleri sıfırdan itibaren logaritmik (eğrisel) olarak artar.

Ayar milinin ileri hareketiyle direncin değişiminin logaritmik olabilmesi için karbon maddesinin yoğunluğu da logaritmik olarak değişecek şekilde ayarlanmıştır. İnsan kulağı logaritmik yapıda olduğundan sesle ilgili elektronik devrelerde (radyo, TV, yükselteç vb.) bu tip dirençler kullanılır. Gövdelerinde LOG ya da POZ. LOG sözcüğü bulunur. Volüm (ses) kontrolünde lineer bir pot kullanılırsa, ses yavaş yavaş açılırken, önceleri hiç artmıyormuş gibi olur. Potun son bölmesinde ise ses birden artar. Bunun nedeni insan kulağının logaritmik bir organ olmasındandır. Aslında ses lineer bir potta eşit olarak artmaktadır. Ancak insan kulağı zayıf seslere karşı hassas, kuvvetli seslere karşı giderek daha az duyduğundan algılama hatası söz konusu olmaktadır. Logaritmik bir pot ile yapılan ses ayarı ise kulak tarafından çok iyi algılanabilmektedir.

Negatif logaritmik (neg. log) özellikli ayarlı dirençler: Direnç değerleri sıfırdan maksimum (en yüksek) değere doğru logaritmik (eğrisel) olarak artar. POZ. LOG. özellikli dirençlere çok benzerler. Yalnızca direncin değişim şekli sıfırdan itibaren biraz daha hızlıdır. Gövdelerinde LOG ya da NEG. LOG sözcüğü yer alır.

Akım ve gerilim ayarlanması

Akım ayarlayıcı (sınırlayıcı) olarak kullanma:Ayarlı dirençler kullanılarak herhangi bir devreden geçen akımın değeri ayarlanabilmektedir. Şekilde görülen bağlantı yapılıp potun orta ucu hareket ettirilirse alıcıdan geçen akımın değerinin değiştiği görülür.

Gerilim ayarlayıcı olarak kullanma:Ayarlı dirençler kullanılarak herhangi bir devreye uygulanan gerilimin değeri ayarlanabilmektedir. Şekilde görülen bağlantı yapıldıktan sonra ayarlı direncin orta ucu hareket ettirilirse alıcıya uygulanan gerilimin değerinin değiştiği görülür.

Ayarlı dirençlerin sağlamlık testi:Ohmmetrenin probları şekil-a’da görüldüğü gibi ilk önce ayarlı direncin kenar uçlarına dokundurularak eleman üzerinde yazılı direnç değerinin doğru olup olmadığına bakılır. Daha sonra şekil-b’de görüldüğü gibi problarından birisi ayarlı direncin hareketli ucuna, diğeri de sırayla kenarlarda bulunan sabit uçlara değdirilir. Orta ve kenar uçlara problar değdirilirken ayarlı direncin mili çevrildiğinde (ya da sürgüsü hareket ettirildiğinde) direnç değerinde değişim görülürse elemanın sağlam olduğu anlaşılır.www.diyot.net

Reosta:Yüksek (1amper ve üzeri)akım ayarı amacı ile kullanılan ayarlı dirençler olup yalıtkan bir gövde üzerinde direnç teli sarılarak iki sabit uç cıkarılır. devreye bağlanırken bir sabit ve bir hareketli uç olmak üzere iki uç kullanılır.Karbon veya telli olarak imal edilir.Reostanın başlıca kullanım alanlar Laboratuarlarda 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.

ORTAM ETKİLİ DİRENÇLER

Foto Direnç (LDR)

Foto direnç üzerine düşen ışık şiddetiyle ters orantılı olarak, ışık şiddeti arttığında direnci düşen, ışık şiddeti azaldığında ise direnci artan bir devre elemanıdır. Foto direnç AC ve DC akımda aynı özellikleri gösterir.Üstte foto direncin sembolü görülmektedir.Foto direncler genelde optik devre tasarımlarinda kullanılırlar, Çalışmasi normal bir ayarli dirençten farkli değildir ancak değeri üzerindeki herhangi bir mekanik ayar ile değil, aldığı ışığın şiddetine göre değişir. Foto dirençler ingilizce olarak LDR (Light Dependent Resistance) olarak adlandirilir.Çalişma mantigı çok basittir. Direncin üzerine herhangi bir ışık gelemediği sürece direnç değeri cok yüksektir( yaklaşık 10 Megaohm). Direnç üzerine düşen ışık şiddetinin artmasıyla birlikte direnç değeri düşer( Yaklaşik 75-300 Ohm). www.diyot.net

NTC

Ntc direnci ısıyla kontrol edilen bir direnç türüdür. Ntc ısıla ters orantılı olarak direnç değiştirir. Yani ısı arttıkca ntcnin direnci azalır. Isı azaldıkça da ntcnin direnci artar.

PTC

Ptc ise ntcnin tam tersidir. Isıyla doğru orantılı olarak direnci değişir. Yani ısı artıkça direnci artar, ısı azaldıkça da direnci azalır.

VDR

Gerilimle Değeri Değişen Direnç

VDR veya VARISTOR olarakda tanınır, gerilim miktarı ile ters orantılı olarak direnci değişen bir devre elemanıdır. Gerilim yükseldiğinde direnci düşer, gerilim düştüğünde değeri artar.

_www_diyot_net_