Все известные виды проводников обладают определенными свойствами, в том числе и электрическим сопротивлением. Это качество нашло свое применение в резисторах, представляющих собой элементы цепи с точно установленным сопротивлением. Они позволяют выполнять регулировку тока и напряжения с высокой точностью в схемах. Все подобные сопротивления имеют свои индивидуальные качества. Например, мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов будет различной. Поэтому на практике очень часто используются различные методики расчетов, благодаря которым возможно получение точных результатов.
Назначение резистора
Для регулировки тока в электрических цепях применяются резисторы. Это свойство определено законом Ома:
I=U/R (1)
Из формулы (1) хорошо видно, что чем меньше сопротивление, тем сильнее возрастает ток, и наоборот, чем меньше величина R, тем больше ток. Именно это свойство электрического сопротивления используется в электротехнике. На основании этой формулы создаются схемы делителей тока, широко применяющиеся в электротехнических устройствах.
В этой схеме ток от источника делится на два, обратно пропорциональных сопротивлениям резисторов.
Кроме регулировки тока, резисторы используются в делителях напряжения. В этом случае опять используется закон Ома, но немного в другой форме:
U=I∙R (2)
Из формулы (2) следует, что при увеличении сопротивления увеличивается напряжение. Это свойство используется для построения схем делителей напряжения.
Из схемы и формулы (2) ясно, что напряжения на резисторах распределяются пропорционально сопротивлениям.
Атомайзеры для намотки
Прежде чем приобретать атомайзер, лучше обратиться за советом к специалистам, а именно к искушенным вейперам.
Самые популярные модели среди сообществ вейпинга следующие:
- Kanger SubTank – популярный и разрекламированный сабомный клиромайзер, который завоевал множество приверженцев за возможность использовать как заводские, так и самодельные спирали. Недавно вышла модификация данной модели – ТопТанк. Новая версия позволяет заправлять электронную сигарету сверху, таким образом, не откручивая устройство от мода.
- Kayfun – клир российского производства, который создан только для самостоятельной намотки;
- Billow v2 – главным отличием данного клиромайзера является возможность установить две спирали, а не как обычно – одну.
- Zefirus – двухспиральный клир отличного качества, который также полюбился вейперам за его возможность работать как с самодельными головами, так и заводскими.
- Velocity – в отличие от предыдущих моделей является дрипкой, а не клиромайзером. То есть в ее устройстве не предназначен бак для жидкости. Заправку необходимо капать на спираль. Несмотря на не очень удобное пользование, Velocity обеспечит вам отменный вкус и много густого пара.
Изображение резисторов на схемах
По стандарту резисторы изображаются прямоугольником с размерами 10 х 4 мм и обозначаются буквой R. Часто указывается мощность резисторов на схеме. Изображение этого показателя выполняется косыми или прямыми чёрточками. Если мощность более 2 Ватт, то обозначение производится римскими цифрами. Обычно это делается для проволочных резисторов. В некоторых государствах, например в США, применяются другие условные обозначения. Для облегчения ремонта и анализа схемы часто приводится мощность резисторов, обозначение которых выполняется по ГОСТ 2.728-74.
Материалы для намотки
Для изготовления рабочего атомайзера необходимы вата и проволока. Вата применяется в качестве фитиля, а из проволоки наматывается спираль для электронной сигареты. В процессе парения фитиль смачивается жидкостью, затем под воздействием разогретой спирали и поступающего воздуха в момент затяжки производится пар.
Материалы для спирали
Итак, давайте разберем часто используемые материалы для намотки спирали для электронных сигарет:
- Нихром – в первую очередь привлекает низкой ценой, а также удобством в создании намоток;
- Фехраль – аналог нихрома, но в его составе отсутствует никель. Стоимость еще ниже, чем у нихрома, срок службы и качество при использовании также ниже;
- Нержавеющая сталь – один из самых дешевых и доступных многим материал, который обладает большим сроком эксплуатации. Несмотря на свои преимущества, используется нечасто, так как материал не удобен для намоток;
- Никель – кроме высокой цены также обладает высоким качеством, поэтому не рекомендуется новичкам для «опытов»;
- Титан – своими свойствами не уступает никелю. В качестве преимущества – не выделяет при перегреве вредных веществ, чем не могут похвастаться другие аналоги. Несмотря на это, специалисты заявляют, что выделение вредных веществ начинается при перегреве устройства в 600 °С, в то время как моды не нагреваются более чем 350 °С.
Технические характеристики устройств
Основная характеристика резистора – номинальное сопротивление Rн, которое указывается на схеме возле резистора и на его корпусе. Единица измерения сопротивления – ом, килоом и мегаом. Изготавливаются резисторы с сопротивлением от долей ома и до сотен мегаомов. Существует немало технологий производства резисторов, все они имеют и преимущества, и недостатки. В принципе, не существует технологии, которая позволила бы абсолютно точно изготавливать резистор с заданным значением сопротивления.
Второй важной характеристикой является отклонение сопротивления. Оно измеряется в % от номинального R. Существует стандартный ряд отклонения сопротивления: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% и далее вплоть до значения ±0,001%.
Следующей важной характеристикой является мощность резисторов. При работе они нагреваются от проходящего по ним тока. Если рассеиваемая мощность будет превышать допустимое значение, то устройство выйдет из строя.
Резисторы при нагревании изменяют своё сопротивление, поэтому для устройств, работающих в широком диапазоне температур, вводится ещё одна характеристика – температурный коэффициент сопротивления. Он измеряется в ppm/°C, то есть 10-6 Rн/°C (миллионная часть от Rн на 1°C).
Типы проводников
Проводимость веществом электрического тока связана с наличием в нем свободных носителей заряда. Их количество определяется по электронной конфигурации.
Читать также: Датчик уровня воды принцип работы
Для этого необходима химическая формула вещества, при помощи которой можно вычислить их общее число. Значение для каждого элемента берется из периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева.
Электрический ток — упорядоченное движение свободных носителей заряда, на которые воздействует электромагнитное поле. При протекании тока по веществу происходит взаимодействие потока заряженных частиц с узлами кристаллической решетки, при этом часть кинетической энергии частицы превращается в тепловую энергию. Иными словами, частица «ударяется» об атом, а затем снова продолжает движение, набирая скорость под действием электромагнитного поля.
Процесс взаимодействия частиц с узлами кристаллической решетки называется электрической проводимостью или сопротивлением материала. Единицей измерения является Ом, а определить его можно при помощи омметра или расчитать. Согласно свойству проводимости, вещества можно разделить на 3 группы:
- Проводники (все металлы, ионизированный газ и электролитические растворы).
- Полупроводники (Si, Ge, GaAs, InP и InSb).
- Непроводники (диэлектрики или изоляторы).
Проводники всегда проводят электрический ток, поскольку содержат в своем атомарном строении свободные электроны, анионы, катионы и ионы. Полупроводники проводят электричество только при определенных условиях, которые влияют на наличие или отсутствие свободных электронов и дырок. К факторам, влияющим на проводимость, относятся следующие: температура, освещенность и т. д.
Диэлектрики вообще не проводят электричество, поскольку в их структуре вообще отсутствуют свободные носители заряда. При выполнении расчетов каждый радиолюбитель должен знать зависимость сопротивления от некоторых физических величин.
Параллельное соединение резисторов
При параллельном соединении все начала резисторов подключаются к одному узлу схемы, а концы – к другому. При таком соединении ток разветвляется и течёт по каждому устройству. Величина тока, согласно закону Ома, обратно пропорциональна сопротивлениям, а напряжение на всех резисторах одинаково.
Прежде чем найти ток, нужно рассчитать полную проводимость всех резисторов по общеизвестной формуле:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3+1/R4=1/200+1/100+1/51+1/39=0,005+0,01+0,0196+0,0256= 0,06024 1/Ом.
Сопротивление – величина, обратная проводимости:
R=1/0,06024= 16,6 Ом.
Воспользовавшись законом Ома, находят ток через источник:
I= U/R=100∙0,06024=6,024 A.
Зная ток через источник, находят мощность параллельно соединённых резисторов по формуле:
P=I2∙R=6,0242∙16,6=602,3 Вт.
По закону Ома рассчитывается ток через резисторы:
I1=U/R1=100/200=0,5 А;
I2=U/R2=100/100=1 А;
I3=U/R1=100/51=1,96 А;
I1=U/R1=100/39=2,56 А.
Немного по другой формуле можно рассчитать мощность резисторов при параллельном соединении:
P1= U2/R1=1002/200=50 Вт;
P2= U2/R2=1002/100=100 Вт;
P3= U2/R3=1002/51=195,9 Вт;
P4= U2/R4=1002/39=256,4 Вт.
Если всё это сложить, то получится мощность всех резисторов:
P= P1+ P2+ P3+ P4=50+100+195,9+256,4=602,3 Вт.
Виды намотки
Выделяют пять видов койлов. Многие вейперы наверняка с ними уже знакомы, но для новичков будет полезно знать, какие виды намоток электронных сигарет бывают.
- Микрокойл – представляет собой спираль небольшого размера, где витки расположены очень близко друг к другу. Из-за своего размера спираль идеально подходит для маленьких клиромайзеров, при этом площадь нагрева большая, что обеспечивает много пара. При создании микрокойла следите, чтобы не возникло короткое замыкание.
- Спейскойл – стандартный койл, у которого витки разделяются небольшим пространством (от сюда и название). Такая технология позволяет не подпалить ватку, а жидкости равномерно пропитаться по всему фитилю. Несмотря на удобную намотку, спейскойл не даст вам много пара.
- «Косичка» – спираль наматывается из двух переплетенных между собой проволок, которые визуально напоминают косичку. За счет увеличенной области нагрева, увеличивается количество пара и качество вкуса. При этом существует один недостаток – есть вероятность «вытянуть» не пар, а курительную жидкость.
- «Параллель» – аналог предыдущего вида намотки, только две проволоки в спирали идут параллельно, а не переплетаются в косичку. Гарантирует большое количество пара. При замене спирали в электронной сигарете основной сложностью является закрепление концов двух параллельных проволок.
- Арт-койлы – главной фишкой в такой намотке являются узорчатые плетения, которые скорее искусство, чем способ намотать спираль. Техникой арт-койлов владеют только «гуру» в своем деле. Большая площадь нагрева дает потрясающий эффект в виде огромного количества пара и ярко-выраженного вкуса жидкости.
Смешанное соединение
Схемы со смешанным соединением резисторов содержат последовательное и одновременно параллельное соединение. Эту схему несложно преобразовать, заменив параллельное соединение резисторов последовательным. Для этого заменяют сначала сопротивления R2 и R6 на их общее R2,6, используя формулу, приведённую ниже:
R2,6=R2∙R6/R2+R6.
Точно так же заменяются два параллельных резистора R4, R5 одним R4,5:
R4,5=R4∙R5/R4+R5.
В результате получается новая, более простая схема. Обе схемы приведены ниже.
Мощность резисторов на схеме со смешанным соединением определяется по формуле:
P=U∙I.
Для расчёта по этой формуле сначала находят напряжение на каждом сопротивлении и величину тока через него. Можно использовать другой метод, чтобы определить мощность резисторов. Для этого используется формула:
P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.
Если известно только напряжение на резисторах, то применяют другую формулу:
P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.
Все три формулы часто используются на практике.
Процесс намотки
Как намотать спираль для электронной сигареты? Разберемся с данным вопросом на примере стандартного койла. Арт-койлы сложны в своем исполнении, поэтому вкратце объяснить что-либо вряд ли получится.
Вот список инструментов, которые нам понадобятся в работе:
- ножницы;
- пинцет (желательно керамический);
- плоскогубцы;
- отвертка (ее также можно будет использовать для намотки);
- кусачки.
Итак, рассмотрим подробно непосредственно сам процесс:
- В любом деле важна гигиена, поэтому необходимо вымыть руки и инструменты. Прежде всего, это нужно, чтобы вата для фитиля не впитала в себя посторонние ароматы;
- Если материал проволоки скручивается или пружинит, необходимо прожечь его (можно на газовой плите или зажигалкой). Данный пункт не касается никеля и титана. Их прожигать ни в коем случае нельзя – вы не только понизите качество, но и поспособствуете выделению вредных веществ;
- Проволоку необходимо обезжирить с помощью спирта. Если вы используете никель или титан, это действие необходимо выполнить до намотки, так как их запрещено прожигать;
- Возьмите отвертку или специальное приспособление для намотки, и начинайте накручивать проволоку вокруг. В зависимости от выбранного типа намотки, витки нужно делать плотно друг к другу или же оставлять пространство между ними около 1 мм. Не переживайте, если у вас они получаются неровными, потом это все исправится;
- После того, как будет сделано достаточное количество витков, их можно сжать плоскогубцами, а потом слегка растянуть;
- Теперь можно с гордостью заявить, что спираль готова. Преступим к установке этой спирали на базу клира. Открутите винты койла и под них просуньте концы спирали. Затем закрутите болты обратно. Отверткой еще раз поправьте спираль, чтобы она расположилась ровно по центру. Смотрите, чтобы ее края ни в коем случае не соприкасались со стенками базы. Концы проволоки также не должны касаться элементов базы, лишнее необходимо убрать кусачками. В противном случае, может возникнуть короткое замыкание;
- Важно! Чем выше будет спираль по отношению к нижнему отверстию, тем больше удар по горлу, и наоборот;
- Нажимайте кнопку парения, чтобы прожечь уже установленную спираль. Она должна равномерно краснеть от центра до краев. Если какой-то участок не разогревается, проведите по нему керамическим пинцетом;
- Заключительным этапом является размещение ваты или другого выбранного вами материала в спирали. Вата должна свободно проходить с одной стороны в другую;
- Длинные хвосты отрежьте, оставив немного в запасе;
- Оставленные концы спрячьте внутри базы клиромайзера. Смотрите, чтобы вата не попала на резьбу.
Расчёт параметров схемы
Расчёт параметров схемы заключается в нахождении неизвестных токов и напряжений всех ветвей на участках электрической цепи. Имея эти данные, можно рассчитать мощность каждого резистора, входящего в схему. Простые методы расчёта были показаны выше, на практике же дело обстоит сложнее.
В реальных схемах часто встречается соединение резисторов звездой и треугольником, что создаёт значительные трудности при расчётах. Для упрощения таких схем были разработаны методы преобразования звезды в треугольник, и наоборот. Этот метод проиллюстрирован на схеме, представленной ниже:
Первая схема имеет в своём составе звезду, подключенную к узлам 0-1-3. К узлу 1 подсоединён резистор R1, к узлу 3 – R3, а к узлу 0 – R5. На второй схеме к узлам 1-3-0 подключены резисторы треугольника. К узлу 1 подключены резисторы R1-0 и R1-3, к узлу 3 – R1-3 и R3-0, а к узлу 0 – R3-0 и R1-0. Эти две схемы полностью эквивалентны.
Для перехода от первой схемы ко второй рассчитываются сопротивления резисторов треугольника:
R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;
R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;
R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.
Дальнейшие преобразования сводятся к вычислению параллельно и последовательно соединённых сопротивлений. Когда будет найдено полное сопротивление цепи, находят по закону Ома ток через источник. Используя этот закон, несложно найти токи во всех ветвях.
Как определить мощность резисторов после нахождения всех токов? Для этого используют общеизвестную формулу: P=I2∙R, применяя её для каждого сопротивления, найдём их мощности.
Основные законы
- при последовательном соединении через каждый участок цепи протекает ток одинаковой силы;
- общее сопротивление схемы при последовательном подключении равно сумме сопротивления всех проводников;
- напряжение в электросети при параллельном подключении одинаково для каждого участка;
В соответствии с первым законом Кирхгофа, алгебраическая сумма токов в узле всегда равна нулю. Благодаря этому, можно получить формулу для нахождения эквивалентного сопротивления цепи, если известно сопротивление каждой нагрузки. Она имеет следующий вид: Ro =R1*R2 / R1+R2.
Для последовательного соединения нагрузок применим второй закон Кирхгофа. Согласно ему, сумма ЭДС в замкнутом электрическом контуре равна сумме падений напряжений на каждой нагрузке. В результате общее сопротивление можно определить с помощью следующей формулы: Ro = R1 + R2.
Также можно рассчитать и индуктивность при различных видах соединения катушек. В случае с последовательным все довольно просто, достаточно использовать следующую формулу: Lo = L1 + L2. По сути, вместо двух элементов можно установить один с соответствующим показателем индуктивности.
При параллельном подсоединении катушек ситуация усложняется, так как возможны три варианта:
- магнитные поля катушек не пересекаются: Lo = L1 * L2 / L1 + L2;
- катушки подсоединены в одном направлении и их поля пересекаются: Lo = L1 * L2-М 2 / L1 + L2 — 2 М;
- пересечение полей наблюдается при встречном подсоединении: Lo = L1 * L2-М 2 / L1 + L2 + 2 М.
Сегодня часто для расчета этих и других показателей, например, емкости конденсатора, можно использовать онлайн-калькулятор.
Мнение эксперта
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»
Последовательное и параллельное соединение проводников ℹ️ формулы Напомним, что положительная клемма источника обозначается более длинной чертой, так что ток в данной схеме течёт по часовой стрелке. Спрашивайте, я на связи!
Сопротивление динамиков, усилитель и т.д. (+)
Общую суть вопроса можно определить следующим образом: сопротивление акустических систем носит комплексный характер и включает в себя как активную составляющую не зависящую от частоты сигнала , так и реактивную зависящую от частоты сигнала. Реальный электрический аудио сигнал представляет собой сумму гармоник переменного электрического тока, таким образом, сопротивление импеданс акустической системы, сильно зависит от частоты входного сигнала. Значения импеданса указанные в паспортных данных на акустические системы, как правило, указываются усреднено-номинальными или же вообще можно увидеть диапазон импеданса например, Ом. Иными словами сопоставление цифр возможных сопротивлений указанных на ресивере и аналогичных данных на колонках весьма условно, следовательно, логика подбора компонентов, основанная на этом принципе, может привести к тому, что ваша система не будет работать устойчиво, а ассортимент выбираемой продукции будет ограничен несколькими возможно не интересными для вас моделями. Реальное сопротивление многих систем не соответствует заявленному значению, а этот параметр необходимо знать для правильного согласования с ресивером усилителем. Низкое значение импеданса колонок требует от усилителя выдавать в нагрузку большое количество электрического тока, а на это способны далеко не все модели. Такая микросхема, как правило, представляет собой тот же аналоговый многоканальный усилитель, но имеющий массу ограничений, прежде всего по питанию. Схемотехника и элементы такого гибридного усилителя далеки от концепции Natural Sound, это, прежде всего эконом класс, со всеми вытекающими последствиями.
Видео
Смотрите видео-урок, как самостоятельно намотать койл косичку без специальных приспособлений.
Здравствуйте уважаемые вэйперы и ценители вкусного электронного пара. Если в ваших руках перебывало несколько устройств, атомайзеров и бокс-модов, то наверняка хоть раз в своей практике вы сталкивались с «плавающим сопротивлением». Ответ на вопрос «Почему скачет сопротивление?» наверняка хочет знать каждый пользователь электронной сигареты. Когда вы самостоятельно занимаетесь коилбилдингом, это позволяет значительно сэкономить деньги, вы можете экспериментировать и развиваться в этом направлении (изменить количество витков, диаметр намотки, толщину проволоки и так далее). Результат самостоятельного создания спиралей – хороший пар и просто удовольствие от парения.
С чем можно сравнить атомайзер, для того чтобы было понятно, что же это за вещь? Скорее всего, прообразом атмоайзеру можно назвать кипятильник. Принцип действия тут будет одинаковым. Испаряемая жидкость подается к спирали по хлопку, или другим проводникам, в зависимости от выбранного типа атомайзера и, нажимая на стартовую кнопку, происходит парообразование и вы вдыхаете пар.
Количество, диаметр витков нагревательного материала определяет сопротивление. Чем ниже сопротивление – тем больше пара будут генерировать ваши устройства, но при этом срок службы намотки будет уменьшаться. В основном на это есть несколько причин:
1) Сильный нагрев спирали приводит к образованию нагара; 2) Проволока может перегореть из-за высоких температур
Правильный подбор сопротивления обеспечивает долгосрочную и беспроблемную работу атомайзера. Вот вроде бы вы все сделали правильно, прожгли спираль, и подготовили атомайзер к парению. Но как только вы залили жидкость, дисплей начал судорожно показывать разные значения сопротивления созданной вами спирали. Так почему же может прыгать сопротивление атомайзера?
1) Слабый контакт. Если концы спирали недостаточно затянуты крепежными винтами – готовьтесь к «плавающему сопротивлению» 2) Сопротивление намотанной спирали не подходит для батарейного блока; 3) Слабая стыковка контактов атомайзера и батарейного блока; 4) Неисправность в конструкции платы.
Для того чтобы разобраться с «плавающим сопротивление» для начала нужно воспользоваться проверенным тестером, если таковой имеется в вашем арсенале, вместо тестера можно попробовать проверить сопротивление спирали на бокс-моде друга, ну а если нет и такой возможности, то воспользоваться калькулятором койлов, которых сегодня очень много на разных ресурсах.
