Vai trò của điện trở trong việc cải thiện độ chính xác và cách chọn loại phù hợp
Điện trở là một trong những linh kiện cơ bản nhất trong ngành cơ điện tử. Nguyên lý hoạt động của chúng là giúp giới hạn cường độ dòng điện đi qua, tùy và
Các yếu tố giúp chọn loại điện trở thích hợp:
Thông tin cơ bản
- Giá trị trở kháng: Trước tiên, ta cần biết được giá trị điện trở mà hiện mạch điện hay hệ thống đang cần đến dựa trên bản thiết kế và thông số yêu cầu, như mức độ điện áp, dòng điện, chức năng hoạt động, etc… Việc này sẽ giúp ta nắm bắt được vị trí lẫn số lượng cho từng loại điện trở khi dùng đến, đồng thời dễ dàng thiết kế và tìm kiếm khi cần.
- Chọn loại điện trở: Có rất nhiều loại điện trở được sản xuất và đi kèm với nhiều tính năng khác nhau trên thị trường (sẽ được trình bày ở phần cuối), vì thế, ngoài việc xem xét các thông số, ta còn cần để ý đến vài giá trị khác như độ chính xác, tính ổn định, khả năng tải áp và cả kích cỡ riêng của nó. Để chắc ăn, hãy nghiên cứu kỹ bảng dữ liệu của riêng từng loại cho dễ nắm bắt.
- Tính năng riêng: Về cơ bản, các loại điện trở đều có cách lắp đặt và kết nối gần giống nhau trừ một số loại đặc biệt chuyên dùng cho các trường hợp khác. Tuy nhiên, nếu như đó là một hệ thống lớn và đòi hỏi sự tinh nhạy, chính xác và nhỏ gọn thì đây sẽ là một yếu tố quan trọng cần được chú ý kỹ.
Cách thức hoạt động trên mạch
- Phân bổ năng lượng: Dựa trên các thông số của điện trở mà ta có thể tính toán ra khả năng tản năng lượng trong mạch điện nhằm hạn chế khả năng xảy ra sự phát sinh nhiệt quá tải hay gây cháy và hư hỏng cho các linh kiện lân cận. Thông thường, ta nên chọn điện trở có tỉ lệ phân tán năng lượng cao hơn, to hơn so với mức yêu cầu để chúng có thể hoạt động tốt với điện năng hay điện áp kể cả khi có sự cố nhỏ xuất hiện. Bên cạnh đó, một phương pháp an toàn cho bất kỳ hệ thống cao cấp nào đó là kết nối nhiều điện trở nối tiếp nhau khi cần nâng mức điện áp lên.
- Thông số chịu nhiệt: Ngoài ra, nhiệt độ môi trường luôn là một vấn đề lớn đối với các thiết bị điện tử, đặc biệt là các vi mạch nhỏ bên trong rất dễ bị hư hỏng. Vì vậy, việc kiểm tra giá trị của điện trở sẽ dao động như thế nào theo sự thay đổi của nhiệt độ. Bằng cách so sánh giữa môi trường hoạt động và nhu cầu về khả năng chịu đựng của điện trở, ta sẽ dễ dàng khoanh vùng loại trở kháng nào phù hợp để dùng, vì tính chất của điện trở là nhiệt độ càng cao thì khả năng phân tán năng lượng càng giảm mạnh.
- Yêu cầu đặc biệt khác: Tùy vào chức năng và mục đích sử dụng của người dùng mà mỗi mạch điện có tính năng khác nhau và nhu cầu cần đáp ứng cũng khác nhau, ví dụ như cần độ nhiễu thấp, tần số hoạt động cao, độ chính xác lớn, etc… Thêm vào đó, ta cũng nên lựa chọn loại điện trở có các thông số hoạt động cao hơn một chút (10% - 20%) để không luôn luôn bị quá tải khi vận hành.
Yếu tố liên quan
- Vùng dung sai và độ lệch chuẩn: Các điện trở trên thị trường sẽ luôn kèm theo tỉ lệ sai số trong chúng. Dựa vào thông số kỹ thuật yêu cầu của hệ thống mà ta sẽ cần cân nhắc chọn loại điện trở với tỉ lệ sai sót trong vùng an toàn cho phép. Thường giá trị dung sai của điện trở có là ±1%, ±5%, and ±10% để có thể tích hợp vào bo mạch với độ chính xác tương ứng và chi phí bỏ ra được tối ưu.
- Địa điểm sử dụng: Các yếu tố chính từ môi trường ảnh hưởng lên đến các linh kiện nhỏ trong hệ thống có thể kể đến như, độ ẩm, khả năng bay hơi, tỏa nhiệt, bụi đất, etc… Vì vậy, việc chọn thêm hoặc thiết kế thêm cho điện trở một lớp bảo vệ để tránh khỏi những vấn đề trên là cần thiết cho sự hoạt động lâu dài.
- Nhiễu: Thêm vào đó, điện trở cũng có thể phát sinh tín hiệu nhiễu (theo 3 loại là shot noise, flicker noise, and thermal noise) và sẽ tác động đến vùng xung quanh chúng, chưa kể đến các loại sóng điện từ của các thiết bị lân cận phát ra. Vì thế, đối với các ứng dụng yêu cần độ nhạy lớn, đây sẽ là một vấn đề phải xử lý triệt để.
- Khác: Những thứ khác như tuổi thọ hoạt động, thời gian bảo hành, chi phí phát sinh đều sẽ cần được cân nhắc song song. Vì về lâu dài, ta cũng cần tối ưu hóa chi phí sử dụng dành cho việc bảo trì mọi thứ và chi tiêu khi có vấn đề phát sinh đột ngột. Do đó, ta có thể tham khảo mặt bằng chung về các nhãn hàng, kiểu loại, chất lượng và giá thành của nhiều nơi sản xuất khác nhau nhằm đưa ra được quyết định tốt nhất cho doanh nghiệp.
Một số loại điện trở thông dụng:
- Điện trở phim carbon: Làm từ gốm và được phủ một lớp carbon mỏng. Sử dụng chủ yếu trong các mạch khuếch đại, mạch cấp nguồn, phát tín hiệu.
- Điện trở phim (loại dày và mỏng): Làm từ kết tinh của kim loại hoặc các oxit kim loại trên lõi gốm. Có độ ổn định và chính xác cao hơn so với điện trở phim carbon, thường dùng cho các ứng dụng liên quan đến dụng cụ đo.
- Điện trở xả sứ: Làm bằng cách quấn các sợi trở xung quanh lõi sứ. Có khả năng hoạt động tốt với nguồn điện cao và được dùng trong các ngành điện tử công nghiệp.
- Biến trở: Là một loại điện trở có thể thay đổi giá trị được. Bao gồm một thang đo và một nút trượt để tùy chỉnh trở kháng theo ý muốn, mục đích để sử dụng cho các thiết bị, động cơ thay đổi liên tục trong thời gian ngắn.
- Điện trở quang: Giá trị điện trở thay đổi phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào. Sử dụng trong các cảm biến liên quan đến môi trường ngoài trời, thiết bị camera giám sát.
- Điện trở nhiệt: Tương tự điện trở quang, điện trở nhiệt thay đổi giá trị theo sự lên xuống của nhiệt độ. Sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng về đo nhiệt và theo dõi sự phát sinh của nhiệt lượng.
- Điện trở nóng chảy: Nguyên lý hoạt động giống như cầu chì, khi công suất điện chạy qua đột ngột quá lớn và có thể gây hư hỏng cho toàn bộ hệ thống, thì điện trở này sẽ bị nung nóng đến mức chảy ra, làm gián đoạn đường truyền năng lượng không ổn định kia đi vào các linh kiện khác, đảm bảo an toàn khi đang vận hành.
- Điện trở thanh: Được thiết kế thành một dãy các điện trở mắc với nhau, hữu dụng cho các thiết bị cần một loạt các điện trở cùng giá trị đặt trong một khu vực giới hạn.
- Điện trở dán: Thiết kế cấu trúc như một tấm dán, tiện lợi để sử dụng cho các bo mạch, bảng mạch vì chỉ cần dán chúng lên, giúp tiết kiệm thời gian.
Kết luận
Qua những thông tin phân tích ở trê, ta có thể thấy rằng việc tìm hiểu và cân nhắc trước khi đưa ra quyết định sử dụng loại điện trở nào là rất quan trọng. Bằng cách chuẩn bị kỹ lưỡng những yếu tố và kiến thức cần thiết có thể giúp cho ta nắm bắt rõ được những thứ cần thiết, tiết kiệm chi phí đề ra và tối ưu hóa được cả quy trình hoạt động từ đầu đến cuối một cách trơn tru nhất.