YksikkömuunninArvomuunnin
PIRU-laskin
Tasasuunninlaskin
Energiankulutuslaskin
Piirilevylaskin
Rinnankytkentälaskin
Sarjaankytkentälaskin
Jännitejakolaskin
Johdinlaskin
Tehonkestolaskin
Led-etuvastuslaskin
RC-aikavakiolaskin
LC-resonanssilaskin
Standardiarvolaskin
AD-muunninlaskin
ESR-laskin
Reaktanssilaskin
Energiavarauslaskin
VastusKondensaattori
YLEISTÄ
Vastusta käytetään yleisimmin pudottamaan jännitettä tai virtaa piirissä mutta sillä on myös monia muita 
käyttötarkoituksia. Vastuksella on nimensä mukaisesti kyky vastustaa eli rajoittaa sähkövirran kulkua. Vastuksesta saatetaan käyttää myös nimeä resistori. Vastuksen suure on resistanssi ja mittayksikkö on ohmi. Vastuksella on yhden ohmin resistanssi silloin kun sen yli vaikuttaa 1 voltin jännite ja sen läpi kulkee 1 ampeerin virta. Tällöin vastus lämpenee samalla 1 watin teholla. Vastoin yleistä harhaluuloa, vastus ollessaan yksinään piirissä ei pudota jännitettä mihinkään tiettyyn tasoon (eikä oikeastaan ollenkaan) vaan lopullinen jännite muodostuu kokonaiskytkennän perusteella. Jännitteenpudotus saadaankin toteutettua esimerkiksi kahden vastuksen avulla kytkennällä jota kutsutaan vastusjaoksi ja tunnetaan myös yleisesti nimellä jännitejako.
Vastus rajoittaa myös virrankulkua sillä tietyn suuruisen vastuksen yli tietyllä jännitteellä ei voi kulkea kuin tietty määrä virtaa joka on suoraan laskettavissa ohmin lain mukaisesti.
Yhteistä kaikille vastuksille on että ne muuttavat aina osan kytkennän tehosta lämpöenergiaksi ja vastuksiin jää aina osa kytkennän jännitteestä.
Elektroniikassa vastuksien tuottama lämpöenergia on usein pelkkää hukkaanheitettyä energiaa mutta joskus vastuksia käytetään myös pelkästään lämmittämään esimerkiksi sähköpatterit, kahvinkeittimet, sähkökiukaat ja liedet.
Elektroniikassa käytettävät vastukset ovat pääasiassa valmistettu erilaisista hiiliyhdisteistä ja metallikalvoista. Tavallisilla vastuksilla on kiinteät standardisoidut vastusarvot alkaen muutamasta milliohmista aina gigaohmiin saakka. Vastusarvot noudattavat tiettyä logaritmista kaavaa ja niitä on saatavilla erilaisilla tarkkuuksilla. Näitä sarjoja kutsutaan E-sarjoiksi ja niitä ovat mm. E6, E12, E24, E96 ja E192. Kirjaimen perässä oleva luku tarkoittaa erilaisten vastusarvojen lukumäärää yhdellä dekadilla eli arvon kymmenkertaisella alueella. Täten esimerkiksi E6-sarjasta 100-1000 ohmin alueelta löytyvät vastusarvot 100, 150, 220, 330, 470 ja 680 ohmia (sekä seuraavan dekadin 1000 ohmia). Samantyyppisiä E-sarjoja on käytössä myös kondensaattoreilla ja induktoreilla. Mitä tiheämpi E-sarja on kyseessä, sitä tarkempi toleranssi vastuksilta tyypillisesti löytyy. Yleisimpien vastusten tarkkuus on 1-5% luokkaa tarkimpien ollessa tänäpäivänä 0.01%.
Ideaalisella vastuksella ei ole muita ominaisuuksia kuin resistanssi. Käytännössä kuitenkin kaikilla vastuksilla esiintyy jossainmäärin ylimääräisiä kapasitiivisia ja induktiivisia ominaisuuksia joita kutsutaan hajakapasitansseiksi ja hajainduktansseiksi. Nämä useimmiten epätoivotut ominaisuudet näkyvät merkittävinä vasta korkeilla taajuuksilla.
Vastuksia löytyy myös säädettävinä versiona: säätövastuksina eli potentiometreinä sekä trimmereinä. Muita erikoisempia vastuksia ovat LDR-vastukset, NTC ja PTC-vastukset, SHUNT-vastukset ja VDR-vastukset.
SÄÄTÖVASTUS
Säätövastuksia eli potentiometrejä kutsutaan myös tuttavallisemmin potikoiksi.
Näissä resistanssia säädetään usein käyttäjän toimesta mutta myös automatiikalla tai mekaniikalla voidaan säätää säätövastuksia esimerkiksi moottoreiden ohjauspiireissä.
Trimmerit toimivat samalla periaatteella kuin potikat. Trimmerit ovat vain tarkoitettu säädettäväksi työkaluilla siinä missä normaaleita potikoita pystytään säätämään ilman työkaluja.
Myös kokonaan digitaalisesti säädettäviä säätövastuksia eli ns. digipotikoita on olemassa erikoistarkoituksiin. Säätövastuksissa on lähestulkoon poikkeuksetta kolme napaa joista keskimmäinen on kytketty liukuun. Kolme napaa mahdollistaa jännitejaon jolloin potikkaa voidaan helposti käyttää vaikkapa äänentasonsäätimessä.
DIGIPOTIKKA
Digitaalisen potentiometrin resistanssia voidaan säätää ohjelmallisesti esimerkiksi mikro-ohjaimen avulla. Digipotikka koostuu mm. piirin sisällä toteutetuista kytkimistä ja vastuksista joita sopivasti yhdistelemällä saadaan haluttu resistanssi aikaan. Digipotikoilla toteutetaan yleensä kytkentä jossa analogisen signaalin tasoa pitää säätää. Tyypillinen käyttökohde tällaiselle on vahvistimen äänentasonsäätö jolloin äänentasoa voidaan muuttaa vaikkapa kaukosäätimellä.
Digipotikan haittapuolena on pieni virrankesto (kymmeniä milliampeereja), rajoitettu käyttöjännitealue (kymmeniä voltteja) ja resistanssiarvojen askellukset (usein 256 askelta). Yleisimmät digipotikat ovat 8-bittisiä joille voidaan siis asettaa 256 eri vastusarvoa. Digipotikoita ohjataan usein i2c ja SPI-väylällä tai yksinkertaisimmilla ylös/alas nastoilla.
LDR
LDR-vastuksen lyhenne tulee sanoista Light Dependent Resistor. Komponentille käytetään myös nimitystä valovastus.
Resistanssi tällä komponentilla määräytyy komponentin pintaan kohdistuvan valon voimakkuuden mukaan. Resistanssi pienenee valaistuksen kasvaessa. Tyypillisesti resistanssi on hämärässä 1-10 megaohmia ja kirkkaassa valossa 100-1000 ohmia. Sopivalla kytkennällä voidaan totetuttaa esimerkiksi hämäräkytkin tai automaattisesti säätyvä näytön kirkkaus. Tyypillisessä kytkennässä LDR-vastus luo tavallisen vastuksen kanssa sarjaankytkettynä jännitejaon.
NTC ja PTC
NTC ja PTC-vastusten lyhenteet tulevat sanoista Negative Temperature Coefficient ja Positive Temperature Coefficient. Näitä vastuksia kutsutaan myös nimellä termistori. Näissä komponenteissa resistanssi määräytyy lämpötilan mukaan.
NTC-vastuksella resistanssi pienenee lämpötilan kasvaessa tyypillisesti 3-5% astetta kohden ja taas PTC-vastuksella vastusarvo suurenee lämpötilan kasvaessa.
Näillä komponenteilla voidaan toteuttaa helposti erilaisia säädettäviä termostaatteja ja lämpömittareita.
NTC-vastusta käytetään myös erilaisissa tehonlähteissä ja muuntajissa rajoittamaan sähköverkon syöksyvirtaa. Tällöin tehonlähteen käynnistyessä kylmänä, komponentin resistanssi on suurempi jolloin se rajoittaa käynnistyksen vaatimaa virtapiikkiä ja muutaman sekunnin lämmetessään läpikulkevasta virrasta, resistanssi pienenee jolloin tehonlähteestä saadaan maksimiteho käyttöön. Ilman NTC-vastusta tehonlähde saattaisi kuormittaa käynnistettäessä sähköverkkoa liikaa ja polttaa sulakkeen.
VDR
VDR lyhenne tulee sanoista Voltage Dependend Resistor. Komponentista käytetään yleisesti nimitystä varistori. Tällä vastuksella resistanssin määrää vastuksen yli vaikuttava jännite. Varistorilla on tyypin mukaan vaihtuva jännite jonka ylittyessä varistorin resistanssi pienenee exponentiaalisesti. Varistori kestää suurivirtaisia lyhyitä virtapulsseja erittäin hyvin. Tämän ominaisuutensa takia varistoreita käytetäänkin pääasiassa ylijännitesuojina. Monessa verkkovirtaan liitettävässä elektronisessa laitteessa on verkkovirtapuolella varistori estämässä esimerkiksi salaman johtamaa ylijännitettä pääsemästä herkkiin piireihin.
SHUNT
Shunt- vastus on yleensä virtamittaukseen tarkoitettu matalan resistanssin omaava tehovastus. Tyypillinen shunt-vastus sietää jopa satojen ampeereiden virtoja. Shunt-vastuksen resistanssi pysyy melko tarkasti vakiona lämpötilankin vaihdellessa jolloin suurten virtojen kehittämät lämpöhäviöt eivät pääse vaikuttamaan mittaustarkkuuteen. Shuntin päiden väliltä mitataan jännite josta voidaan suoraan laskea virta käyttämällä sopivaa kerrointa. Vastuksen päiden välille muodostuu tyypillisesti n. 60-80mV jännite täydellä shuntin virtakestolla. Tyypillisiä käyttökohteita tällaiselle vastukselle ovat esimerkiksi energiankulutusmittarit, moottoreiden ohjauspiirit ja ylivirtasuojat.
VASTUSVERKKO
Vastusverkko koostuu useista sarjaan tai rinnankytketyistä vastuksista. Vastusverkkoa käytetään säästämään tilaa piirilevyllä, alentamaan komponenttikustannuksia ja yksinkertaistamaan kytkentöjä. Vastusverkoista on olemassa useita eri variaatioita. Tyypillisimmät ovat vastusverkot joissa kaikki vastukset ovat toisesta päästä liitetty yhteen jolloin mm. erilaisten väylien ylös- tai alasvetovastukset voidaan toteuttaa yksinkertaisesti ja tilaasäästävästi. Toisessa tyypissä jokainen vastus on kokonaan irti toisistaan ja kolmannessa tyypissä vastukset muodostaa sarjaankytketyn vastusjonon.
TARKKUUSVASTUS
Joissain sovelluksissa vaaditaan erittäin tarkkaan tiedettyä resistanssia. Tarkkuusvastuksien resistanssi yltää aina 0.01% virhetoleranssiin asti. Näitä tarkkuuksia tarvitaan esimerkiksi mittalaitteissa. Parhaimpien tarkkuusvastusten hinta saattaa hyvinkin olla monisatakertainen normaaliin nähden joten näitä vastuksia käytetään hyvin harkitusti. Usein tarkkuusvastusten jännitekestokin on melko rajoittunut.
MELF-VASTUS
MELF-vastus tulee lyhenteestä Metal Electrode Leadless Face joka tarkoittaa että komponentti on jalaton ja sen päädyt ovat metalloituja. MELF-vastuksia löytyy erilaisiin käyttötarkoituksiin soveltuvina. Etuina tavallisiin vastuksiin nähden ovat esimerkiksi pieni-induktanssisuus, tarkkuus, lämpötilatarkkuus, pulssikestävyys ja juotettavuus erikoisemmissa asennoissa.
0-OHMIN VASTUKSET
Näitä erikoisempia vastuksia käytetään usein korvaamaan normaali vastus tai hyppylanka piirilevyllä. 0-ohmin vastuksella on nimensä mukaisesti resistanssi mahdollisimman lähellä nollaa ohmia. Piirilevyn suunnitteluvaiheessa ei välttämättä olla varmoja kaikkien vastusten tarpeellisuudesta ja myöhemmässä vaiheessa piirilevyn ollessa valmis voidaan lopulliseen kytkentään vaikuttaa vielä näiden vastusten avulla. Näitä vastuksia käytetään myös korvaamaan hyppylankoja piirilevyllä. Tyypillisesti nämä vastukset ovat merkitty yhdellä mustalla renkaalla keskellä komponenttia sekä pintaliitosvastuksilla merkinnällä 0 tai 0-ohm.
STANDARDIARVOT
Vastuksia valmistetaan tyypillisesti E6-E192-sarjan standardiarvoina joiden arvot näkyy alla esitetyssä listassa. Toleranssit vaihtelevat jo vanhahtavan E6-sarjan 20% toleranssista E192-sarjan jopa alle 0.1% toleransseihin.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||