Elektrotechniek

1. Elektrotechniek Open leerpakket weerstanden

2. Openleerpakket Weerstanden Dit pakket vormt de Open Leertaak voor week 4 en 5 van Projectperiode 1. Dit pakket kan je helemaal zelfstandig uitvoeren. Je kunt het het beste als volgt doen: 1. Neem eerst dit openleerpakket door, samen met de opdrachten 2. Als het nog niet helemaal duidelijk is doe het dan nog een keer. 3. Daarna mag je twee proeftoetsen maken. • Kleurkodering • Warmte ontwikkeling in weerstanden. Als je nog meer informatie wilt hebben is kan ook het boek Elektrotechniek 1 MK van blz. 100 t/m110 gebruikt worden. Openleerpakket weerstanden

3. Inleiding weerstanden Weerstanden worden in de elektrotechniek veel toegepast. Ze worden onder andere gebruikt als: Serieweerstand : Als in serie met het toestel of de verbruiker een weerstand is aangesloten zal er tengevolge van de stroomdoorgang een spanningsval over de serieweerstand gaan staan zodat er een lagere spanning over het toestel komt te staan. Praktisch voorbeeld van een serieweerstand: Voorschakelweerstand van een LED die op 12V gelijkspanning wordt aan gesloten. Shuntweerstand : Als parallel aan een toestel een weerstand zal een deel van de stroom door de shuntweerstand gaan zodat stroombegrenzing kan worden bereikt. Praktisch voorbeeld van een shuntweerstand: Shunt van een draaispoelmeter die gelijkstromen van 300mA kan meten Openleerpakket weerstanden

4. Vervolg inleiding weerstanden Terugkoppelelement: Als vanuit de uitgang van een versterker een weerstand wordt aangesloten naar het ingangscircuit, dan kan de ingang “zien” wat de uitgang doet. Op deze manier kun je de versterking gaan regelen. Praktisch voorbeeld van een terugkoppelweerstand: Een terugkoppelweerstand van een versterkerschakeling opgebouwd met operationele versterkers. Spanningsdeler: Als meerdere weerstanden in serie geschakeld staan ontstaan over de afzonderlijke weerstanden deelspanningen Praktisch voorbeeld van een spanningsdeler: Een voltmeter die 1 , 3 en 10 Volt kan meten. Openleerpakket weerstanden

5. Indeling naar weerstand eigenschappen Weerstanden Vast Regelbaar Continue Variabel Geijkt Normaal Instelbaar Openleerpakket weerstanden

6. Indeling naar weerstand eigenschappen • Een geijkte weerstand is een weerstand die voor kalibratie van meetapparatuur gebruikt. • Normale weerstanden worden algemeen toegepast naast andere componenten op prints. • Bij een instelbare weerstand wordt de weerstandswaarde eenmalig afgeregeld. • Bij een continue variabele weerstand wordt de weerstandswaarde vaak opnieuw verdraaid. Openleerpakket weerstanden

7. Kleurcodering op weerstanden • Als je een weerstand bekijkt hebben ze meestal verschillende kleurringen • Alle kleurringen samen vormen de kleurcodering. hierover is een beschermlak aangebracht zodat de kleuren niet kunnen vervagen. • De kleurcode verteld de waarde die de weerstand heeft, zo kan je dus aan de kleurcodering zien wat de weerstandswaarde is. • In de kleurcodering bestaat een kleurvolgorde om zo de kleuren om te zetten naar cijfers. Dit is met een ezelsbruggetje te onthouden. Openleerpakket weerstanden

8. Ezelsbruggetje van de kleurvolgorde: • Zij Bracht Rozen Op Gerrit’s Graf Bij Vies Grijs Weer • Leer dit zinnetje uit je hoofd omdat je het nog vaak nodig zult gaan hebben. Openleerpakket weerstanden

9. Vervolg ezelsbruggetje van de kleurvolgorde • WoordZij Bracht Rozen Op • Kleur Zwart BruinRood Oranje • Cijfer 0 123 • Woord Gerrit’s Graf Bij • Kleur Geel Groen Blauw • Cijfer 4 5 6 • Woord Vies GrijsWeer • Kleur Violet Grijs Wit • Cijfer 7 8 9 Openleerpakket weerstanden

10. Uitvoeringsvormen weerstanden • Weerstanden zonder kleurcodering • Hierbij worden geen ringen gebruikt maar wordt de weerstandswaarde er direct numeriek op gestempeld, omdat er onvoldoende ruimte op de weerstand aanwezig is. Onderstaande SMD illustratie verduidelijk een en ander. Openleerpakket weerstanden

11. Uitvoeringsvormen weerstanden • Weerstanden met kleurcodering • Kleurcodering met vier kleurringen • Deze codering wordt gebruikt voor normale weerstanden waarvan het weerstandsmateriaal bestaat uit een koolfilmlaagje Openleerpakket weerstanden

12. Uitvoeringsvormen weerstanden • Weerstanden met kleurcodering • Kleurcodering met vijf kleurringen • Deze codering wordt gebruikt voor nauwkeurige weerstanden; het weerstandsmateriaal bestaat uit metaalfilmlaagje Openleerpakket weerstanden

13. Functie van de ringen. Weerstanden met vier ringen. • De eerste twee ringen geven de eerste twee getallen weer • De derde ring verteld ons hoeveel nullen we er achter de twee cijfers moeten zetten. • De vierde ring is de tolerantie ring, maar daar straks meer over Openleerpakket weerstanden

14. Tekening voorbeeld Functie van de ringen De eerste twee ringen staan voor de twee cijfers. De derde ring geeft het aantal nullen weer. De laatste ring is altijd de tolerantie ring. Openleerpakket weerstanden

15. Voorbeeld met vier ringen Een weerstand heeft de volgende codering: Ring #: kleur Functie Waarde Ring 1: geel 1e getal 4 Ring 2: violet 2e getal 7 Ring 3: rood aantal nullentwee nullen Ring 4: goud Tolerantie ± 5% De weerstandswaarde is dus: 4700 ±5% In electrojargon is dit 4K7 ± 5% Openleerpakket weerstanden

16. Vervolg functie van de ringen. Weerstanden met vijf ringen. • De eerste drie ringen geven de eerste drie getallen weer • De vierde ring verteld ons hoeveel nullen we er achter de drie cijfers moeten zetten. • De vijfde ring is de tolerantie ring, maar ook daar straks meer over Openleerpakket weerstanden

17. Tekening voorbeeld Functie van de ringen De eerste ringen staan voor de drie cijfers. De vierde ring geeft het aantal nullen weer. De laatste ring is altijd de tolerantie ring. Openleerpakket weerstanden

18. Voorbeeld met vijf ringen Een weerstand heeft de volgende codering: Ring #: kleur Functie Waarde Ring 1: groen 1e getal 5 Ring 2: Blauw 2e getal 6 Ring 3: rood 3e getal 2 Ring 4: bruin aantal nullen1 Ring 5: rood Tolerantie  2% De weerstandswaarde is: 5620 2% In electrojargon is dit 5K62 2% Openleerpakket weerstanden

19. De Tolerantie Ring De laatste ring is altijd de tolerantie ring De regels hiervoor zijn als volgt: • Kleur Tolerantie • Bruin 1% • Rood 2% • Goud 5% • Zilver 10% Openleerpakket weerstanden

20. Laagohmige weerstanden De laagste weerstandswaarde die we tot nu toe weer kunnen geven is met: zwart, bruin zwart 0 1 0 = 1 Ohm Als we nu weerstanden kleiner dan 1 Ohm willen aanduiden doen we dit als volgt: Is de een na laatste ring zilver dan vermenigvuldigen we met 0,01. Voor goud geldt een factor 0,1 In de praktijk worden laagohmige weerstanden vaak uitgevoerd als draadweerstanden. Het nadeel hiervan is dat ze niet inductie vrij zijn. Openleerpakket weerstanden

21. Notatie van weerstandswaarden • De laagste weerstandswaarde die wordt verkocht is in de buurt van 0,1, de hoogste waarde is zo’n 100 M • In elektrotechnische schema’s is er een vaste methode om weerstandswaarden weer te geven. Hierbij maken ze gebruik van 3 letters: • R (soms wordt ook wel E gebruikt) geeft aan dat het eenheden zijn. • K verteld ons dat het een aantal duizendtallen zijn; het getal moet dus met 1000 (Kilo) vermenigvuldigd worden. • M Houdt in dat de weerstandswaarde met een factor miljoen (Mega) vermenigvuldigd moet worden. • Als er in het getal een komma staat, wordt in plaats van de komma de letter gebruikt. • Met de volgende voorbeelden wordt het bovenstaande je vast wel duidelijk. Openleerpakket weerstanden

22. Voorbeelden notatie van weerstandswaarden • R (soms wordt ook wel E gebruikt) geeft aan dat het eenheden zijn. • 47R komt overeen met 47  • 15E is hetzelfde als 15 • K verteld ons dat het een aantal duizendtallen zijn; het getal moet dus met 1000 (Kilo) vermenigvuldigd worden. • 39K is gelijk aan 39.000  • M Houdt in dat de weerstandswaarde met een factor miljoen (Mega) vermenigvuldigd moet worden. • 10M is dus 10 miljoen ohm • Als er in het getal een komma staat, wordt in plaats van de komma de letter gebruikt. • 1E2 komt overeen met 1,2  • R33 is dus 0,33  • 1K8 is gelijk aan 1800  en 28K7 wordt dus 28700  • 26M1 staat voor 26.100.000  Openleerpakket weerstanden

23. NTC-weerstanden NTC betekent Negatieve Temperatuur Coëfficiënt. Negatieve Temperatuur omdat de weerstand daalt bij een temperatuur stijging. Een Coëfficiënt is een vermenigvuldigings factor die aangeeft hoeveel de verandering is bij elke °C temperatuurverandering. Omdat bij NTC’s de weerstand sterk verandert geldt de weerstandswaarde die de kleurcode aangeeft ook alleen maar bij een temperatuur van 25°C of 298K In de elektrotechniek wordt dit aan geduid met R25 Verder hebben de NTC’s in principe dezelfde kleurcodering als gewone vaste weerstanden Openleerpakket weerstanden

24. NTC-weerstanden Uitvoeringsvormen van NTC’s Openleerpakket weerstanden

25. NTC-weerstanden R T stijgt R daalt T Openleerpakket weerstanden

26. NTC-weerstanden • Toepassingen NTC-weerstanden: • Temperatuurmeting in auto’s en in de industrie • Temperatuur regelingen • Vloeistofniveau-metingen Openleerpakket weerstanden

27. PTC-weerstanden PTC betekent Positieve Temperatuur Coëfficiënt. Positieve Temperatuur omdat de weerstand toeneemt bij een temperatuur stijging. PTC’s hebben vaak een kleurband aan de top. In een handboek kun je dan opzoeken wat de eigenschappen van het component zijn. Openleerpakket weerstanden

28. PTC-weerstanden Openleerpakket weerstanden

29. Weerstandwaarde reeksen Omdat het onmogelijk is om alle weerstandswaarden te maken zijn er kwaliteitsseries (kwaliteitreeksen) gemaakt. Het is eenvoudig in te zien dat als de reeks langer wordt de tolerantie lager wordt. Die waarden zitten altijd in een zogenaamde E-reeks, het getal achter de E geeft aan hoeveel weerstanden er in een reeks zitten als de weerstandswaarde tien maal zo hoog wordt. Dit noemen we een decade (deca betekend immers tien!) Zo zit er in één decade van de E6-reeks bijvoorbeeld: 10 15 22 33 47 68 Vraag: Hoe komen ze nu aan deze getallen? Dat zit zo: je moet een getal vinden dat 10 oplevert als je het 6 maal met zichzelf vermenigvuldigt dat getal is ongeveer 1,47. Openleerpakket weerstanden

30. Opdracht reeksen • Oefening: start internet op en ga naar: • http://www.passives.comp.Philips.com en zoek de E-reeksen op. • Dit is overgenomen uit een IEC publicatie welke is dat? • Welke reeksen staan hier op deze site afgebeeld? Openleerpakket weerstanden

31. Dissipatie • Dissiperen is een duur woord voor omzetten in warmte • Wanneer een weerstand teveel moet dissiperen zal deze na een tijdje in rook opgaan. • Om dit te voorkomen is het goed om van weerstanden twee dingen te kunnen berekenen: • De maximale stroom die door de weerstand mag vloeien; de maximale stroomgang • En de maximale spanning die over de weerstand mag staan; de maximale weerstandsspanning. Openleerpakket weerstanden

32. Vervolg Dissipatie • Hoe groter de het formaat van de weerstand is, des te meer kan deze dissiperen. • Onderstaand illustratie geeft de maten (in inch) weer als bij verschillende vermogens. Openleerpakket weerstanden

33. Afleiding van formule voor maximale stroomdoorgang • Het vermogen wat door en weerstand wordt gedissipeert is het product van spanning en stroom in formulevorm: • P = U • I • Volgens de wet van ohm is de spanning over een weerstand de stroomdoorgang vemenigvuldigt met de weerstand. • U = I • R Openleerpakket weerstanden

34. Vervolg van de Afleiding van de formule • Nu kunnen we de ene formule ook gaan substitueren (in gaan vullen) in de andere. • P = U • I (1) • U = I • R (2) • Bij formule (1) gebruiken we in plaats van de spanning U formule (2) zodat: • P = I • R • I = I2 • R Openleerpakket weerstanden

35. Voorbeeld van stroomberekening dissipatie • In een datascheet staat bijvoorbeeld dat de maximale dissipatie 350 mW bedraagt. • Vraag: wat is de maximale stroomdoorgang als de weerstandswaarde 47  is. • Oplossing: P = I2 • R. Gegeven is dat P = 350 mW = 0,35 W en dat R = 47  dus: • 0,35 = I2 • 47 (Beide kanten door 47 delen:) • 0,00745 = I2 (Beide kanten worteltrekken) • I = 0,0863 A = 86,3 mA Openleerpakket weerstanden

36. Afleiding van formule voormaximale weerstandsspanning • Het vermogen wat door en weerstand wordt gedissipeert is het product van spanning en stroom in formulevorm: • P = U • I • Volgens de wet van ohm is de stroom door een weerstand de spanning gedeeld door de weerstand. • I = U / R Openleerpakket weerstanden

37. Vervolg van de Afleiding van de formule • Nu kunnen we de ene formule ook substitueren (in gaan vullen) in de andere • P = U • I (1) • I = U / R (2) • Bij formule (1) gebruiken we in plaats van de stroom I formule (2) zodat: • P = U • U / R = U2 / R Openleerpakket weerstanden

38. Voorbeeld van spanningsberekening dissipatie • In een datascheet staat bijvoorbeeld dat de maximale dissipatie 550 mW bedraagt. • Vraag: wat is de maximale stroomdoorgang als de weerstandswaarde 390  is. • Oplossing gebruik formule: P = U2 / R. • Gegeven is dat P = 550 mW = 0,55 W en dat R = 390  • dus: 0,55 = U2 / 390 • Daarna beide kanten met 390 vermenigvuldigen: • 214,5 = U2 (Beide kanten worteltrekken) • U = 14,65 V Openleerpakket weerstanden