 |
| المقاومة الكربونية Carbon Resistor |
المقاومة الكربونية Carbon Resistor
تعد المقاومة الكربونية أحد أكثر أنواع الإلكترونيات شيوعاً، إنها مصنوعة من عنصر مقاوم أسطواني صلب مع أسلاك مدمجة أو أغطية طرفية معدنية، تأتي مقاومات الكربون بأحجام فيزيائية مختلفة مع حدود لتبديد الطاقة عادة من 1 واط إلى 1/8 واط.
ما هي المقاومة الكربونية؟
هي نوع من أنواع المقاومات الثابتة تستخدم الكربون الذي يرسب على السيراميك لإعاقة تدفق التيار الكهربائي إلى مستوى معين.
رمز المقاومة الكربونية
الرمز الأكثر استخداماً للمقاومة الكربونية في تصميمات الدوائر الكهربائية والإلكترونية هو خط متعرج مع الإشارة إلى قيمة مقاومته بواسطة أوم.
تركيب وبناء المقاومة الكربونية
يتم استخدام طريقة الترسيب لصنع مقاومات الكربون فيتم وضع طبقة الكربون على جسم السيراميك المقاوم في هذا الإجراء. نظراً لأن طبقة الكربون تمنع تدفق التيار فهي عنصر أساسي في المقاوم، يتم تحطيم الهيدروكربونات مثل الميثان والبنزين عند درجة حرارة عالية تصل إلى 1000 درجة مئوية، ويُستخدم الجرافيت النقي (الكربون) للتوزيع على جسم السيراميك ، ويعمل قالب السيراميك كعزل ضد درجات الحرارة المرتفعة أو الكهرباء.
بسبب طلاء الكربون يمكن للمقاوم أن يتحمل الكهرباء دون أن يتلف، ويساعد الشكل الحلزوني للصفائح الكربونية في المقاومة الدقيقة لمقاوم الكربون هذا كما أن انخفاض العرض وزيادة الطول يعززان أيضاً من فعالية المقاومة، ويتم أيضاً وضع طلاء إيبوكسي لحماية المقاوم، ويتم استخدام المعدن للجزء النهائي بينما يستخدم النحاس في التوصيلات التي يتم توصيلها بالنهايات المعدنية.
عمل المقاومة الكربونية
عند بناء دائرة كهربائية أو إلكترونية لغرض معين يجب استحداث المقدار الدقيق للمقاومة في لوحة الدائرة، يتم إنجازه باستخدام مقاومات الكربون وهي مكونات صغيرة وهذه المكونات عبارة عن حزمة صغيرة من المقاومة متصلة بالدائرة للحد من تدفق التيار بمقدار معين.
يتم ترسيب الكربون على قلب خزفي في المقاوم الكربوني، يتم حفر الكربون المترسب في لولب مما يحوله إلى سلك ملفوف على قلب خزفي، يختلف الملعب والقطر وطول دوامة الكربون حسب المقاومة المطلوبة، يتم توصيل أغطية النيكل بكلا طرفي القلب لضمان اتصال الكربون والرصاص بشكل ممتاز.
بالنسبة للعزل الكهربائي يتم لحام الخيوط بأغطية النيكل ويتم طلاء المقاومة بالكامل بالورنيش، تعمل الأغطية المعدنية كمشتتات حرارية للمقاومات الصغيرة اللازمة للتيارات الصغيرة وتحمل الحرارة المفقودة بواسطة المقاومة، يتم توصيل المشتت الحراري المعدني بشكل منفصل لتلبية احتياجات التيار الأكبر للتخلص من الحرارة الزائدة ومنع المقاومة من الاحتراق.
حساب قيمة المقاومة الكربونية بالألوان
تصنع هذه المقاومات من الكربون وتكون محاطة بحلقات ملونة بألوان مختلفة تمثل ترميزاً لتحديد قيمتها، وتحدد قيمة المقاومة الكهربائية مباشرة بأن تطبع قيمتها على الغلاف الخارجي للمقاومة، أو باستخدام نظام الألوان الخاص بالمقاومات، ويوجد للألوان نظام مصطلح عليه لتحديد قيمة المقاومات الكربونية الثابتة وهو كالتالي:
نظام أربعة الألوان
يستخدم لذلك أربع حلقات في ما يعرف بالنظام الرباعي لترميز المقاومات، وفيه تحدد الحلقة الأولى من جهة اليسار الرقم الأول للمقاومة، وتحدد الحلقة الثانية الرقم الثاني للمقاومة، وتحدد الحلقة الثالثة المضاعف العشري (عدد الأصفار)، وتحدد الحلقة الرابعة قيمة التفاوت.
نظام خمسة الألوان
يستخدم لذلك خمس حلقات في ما يعرف بالنظام الخماسي لترميز المقاومات، وفيه تحدد الحلقة الأولى من جهة اليسار الرقم الأول للمقاومة، وتحدد الحلقة الثانية الرقم الثاني للمقاومة، وتحدد الحلقة الثالثة الرقم الثالث للمقاومة، وتحدد الحلقة الرابعة المضاعف العشري (عدد الأصفار)، وتحدد الحلقة الخامسة قيمة التفاوت.
ما هي مميزات وعيوب المقاومة الكربونية؟
مزايا المقاومة الكربونية
- تُستخدم مقاومات الكربون بشكل شائع لمعايرة المقاومة لأنها قد تعطي قيمة مقاومة عالية الدقة.
- صغيرة الحجم ويمكن تثبيتها مباشرة على لوحات الدوائر مثل تلك المستخدمة في الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية ووحدات المعالجة المركزية للكمبيوتر المحمول.
- يمكن أن تتحمل المقاومة الكربونية درجات حرارة تصل إلى 350 درجة مئوية وجهود تصل إلى 15 كيلو فولت.
- تعد قدرة المقاوم الكربونية على تحمل النبضات عالية الطاقة إحدى أهم مزاياها.
- عندما يمر التيار عبر المقاومة الكربونية فإن الجسم كله يوصل الطاقة.
- تعتبر مقاومات الكربون أقل تكلفة في التصنيع ولديها مقاومة أكبر من المقاومات السلكية.
عيوب المقاومة الكربونية
- العيب الرئيسي للمقاومة الكربونية هو معاملها السلبي الكبير والذي يتسبب في تغير المقاومة بسرعة عندما تتغير درجة الحرارة حيث تقل مقاومة المقاوم مع ارتفاع درجة الحرارة.
- للمقاومة الكربونية مستوى أداء ضعيف للغاية من حيث الثبات والاستقرار حيث يمكن أن تتغير قيمة المقاومة بنسبة تصل إلى 5٪ في السنة حتى لو لم تكن قيد الاستخدام يمكن للحرارة أيضاً أن تغير القيمة فيمكن أن يغير اللحام القيمة بنسبة 2 أو 3٪ والتشغيل في درجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية يمكن أن يغير القيمة بنسبة 15٪ أو أكثر.
- الضوضاء حيث كان تكوين الكربون صاخباً جداً نتيجة للتكوين الحبيبي وهيكل العنصر المقاوم فنجد أن هناك أشكال أخرى من المقاومات متفوقة إلى حد كبير.
استخدامات المقاومة الكربونية
فيما يلي بعض تطبيقات المقاومة الكربونية:
- نظراً لقدرة مقاومة الكربون على تحمل نبضات عالية الطاقة على الرغم من صغر حجمها ، يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات في الحياة اليومية فنجدها تستخدم في مصدر الطاقة للأشعة السينية وأنظمة الرادار والليزر.
- ويتم استخدامها أيضاً في أجهزة تنظيم ضربات القلب الطبية وغيرها من معدات القياس الدقيقة المتصلة بالمريض والتي يجب حمايتها من النبضات عالية الطاقة.
- تستخدم في دوائر حماية الطفرة.
- تستخدم في دوائر الحد الحالية.
- تستخدم في دوائر الحماية الأخرى.
- تستخدم في ضوابط اللحام.
- تستخدم في بعض التطبيقات عالية التردد لأن بنائها لا يدخل الحث.
المصادر
Carbon Resistor And Its Structure
Carbon Resistors – Definition, Working, Uses, Advantages Carbon Resistor