Direnç Nedir?

Direnç kelimesi, genel anlamda, "bir güce karşı olan direnme" olarak tanımlana bilir. Elektrik ve elektronikte direnç, iki ucu arasına gerilim uygulanan bir maddenin akıma karşı gösterdiği direnme özelliğidir. Kısaca; elektrik akımına gösterilen zorluğa DİRENÇ denir. Direnç"R" veya "r" harfi ile gösterilir, birimi ohm (Ω) dur.

Direnç Sembolleri:

Eski	Yeni
		Sabit Dirençler Ayarlı Dirençler

 

 

 

 

Şekil 1.1- Dirençli bir devre

Direncin devredeki rolü: Bir "E" gerilim kaynağına "R" direncinden, Şekil 1.1’de gösterilmiş olduğu gibi, bir " I " akımı akar.Bu üç değer arasında Ohm kanununa göre şu bağlantı vardır.E=I.RBirimleri: E: Volt    I: Amper    R: Ohm  (Ω)

Direnç Türleri:

Dirençler iki gruba ayrılır:

1. Büyük güçlü dirençler
2. Küçük güçlü dirençler

•  Büyük Güçlü Dirençler;:

2W üzerindeki dirençler büyük güçlü direnç grubuna girer.

•  Küçük Güçlü Dirençler;

Küçük güçlü dirençlerin sınıflandırılması:

1. Sabit Dirençler
2. Ayarlı Dirençler
3. Termistör (Terminstans)
4. Foto Direnç (Fotorezistans)

Gerek büyük güçlü olsun, gerekse de küçük güçlü olsun, bütün dirençlerin belirli bir dayanma gücü vardır.

Bir Direncin Harcadığı Güç:

1. U: Dirençteki gerilim düşümü (Volt)
2. R: Direncin değeri (Ohm)
3. I: Geçen akım (Amper)
4. P: Direncin gücü (Watt)

Direnç Üzerinde Harcanan Güç Üç Şekilde İfade Edilir:

1. Akım ve gerilim cinsinden: P=U.I ‘dır
2. Akım ve dirençcinsinden; (ohm kanununa göre): U=I.R ‘dir.
   Bu "U" değeri P=U.I ‘da yerine konulursa: P= I²R olur.
3. Gerilim ve dirençcinsinden; (ohm kanununa göre): I=U/R ‘dir.
   Bu "I" değeri, P=U.I ‘da yerine konursa,  P= U²/R olur.

Sabit Dirençler

Yapısı ve çeşitleri:

Sabit dirençler yapıldığı malzemenin cinsine göre üçe ayrılır:

1. Karbon dirençler
2. Telli dirençler
3. Film dirençler

Film dirençler de ikiye ayrılır.

1. İnce film dirençler
2. Kalın film [Cermet "Sörmit" Okunur] dirençler

Karbon Dirençler

Karbon direncin yapısı:

Karbon direnç; kömür tozu ile, reçine tozunun eritilmesi ile elde edilir.
Karbon dirençler 1Ω ‘dan başlayarak bir kaç mega Ohm ‘a (MΩ) kadar üretilmektedir.

Başlıca kullanım alanları:

Bütün elektronik devrelerde en çok kullanılan direnç türüdür..

şekil (a)

Şekil (b)

Şekil 1.2- Değişik karbon dirençler

a) Küçük güçlü direncin kesit görüntüsü
b) Değişik güçteki dirençlerin 1/1 görüntüsü

Telli Dirençler

Telli dirençler ge
rek sabit direnç, gerekse de ayarlanabilen direnç olmak üzere, değişik güçlerde ve omajlar da üretilebilmektedir.

Telli Direncin Yapısı:

Telli dirençlerde, sıcaklıkla direnç değerinin değişmemesi ve dayanıklı olması için, Nikel-Krom, Nikel-Gümüş ve konstantan kullanılır.

Telli dirençler genellikle seramik gövde üzerine iki katlı olarak sarılır. Üzeri neme ve darbeye karşı verniklidir. Yalnızca, Şekil 1.3(b)’de görüldüğü gibi ayarlı dirençte, bir hat boyunca tellerin üzeri kazınır.

10 Ω ile 100 KΩ arasında 30 W ‘a kadar üretilmektedir.

Şekil 1.3 ‘te değişik telli direnç örnekleri verilmiştir.

Başlıca kullanım alanları:

Telekominikasyon ve kontrol doğrultucularda kullanılır.
Tellerin çift katlı sarılmasıyla endüksiyon etkisi kaldırılabildiğinden yüksek frekans devrelerinde tercih edilir.
Küçük güçlülerde ısınmayla direnci değişmediğinden ölçü aletlerinin ayarında etalon (örnek) direnç kullanılır.

Dezavantajları:

Direnç telinin kopması, çok yer kaplaması ve büyük güçlü olanlarının ısınması gibi dezavantajları vardır.

 

Film Dirençler

Film kelimesi dilimize İngilizce ‘den geçmiştir. Türkçe karşılığı zar ve şerit anlamına gelmektedir. Şekil 1.4 ‘ten anlaşıldığı gibi direnç şerit şeklinde yalıtkan bir gövde üzerine sarılmıştır. Bu durumu, bir fotoğraf filminin sarılışına benzetebiliriz.

Şekil 1.4 – Film direncin iç görünümü

İki tür film direnç vardır: İnce film dirençler Kalın film dirençler 1. İnce Film Dirençler: İnce film dirençler şu şekilde üretilmektedir; Cam veya seramik silindirik bir çubuk üzerine "Saf Karbon","Nikel – Karbon","Metal – Cam tozu" karışımı "Metal oksit" gibi değişik direnç sprey şeklinde püskürtülür.

Püskürtülen bu direnç maddesi, çok ince bir elmas uçla veya Lazer ışınıyla Şekil 1.4 ‘te görüldüğü gibi, belirli bir genişlikte, spiral şeklinde kesilerek şerit sargılar haline dönüştürülür.
Şerit sargıdan biri çıkarılarak diğer sargının sarımları arası izole edilir. Şerit genişliği istenilen şekilde ayarlanarak istenilen direnç değeri elde edilir.

2. Kalın Film (Cermet) Dirençler:

Kalın film dirençler, seramik ve metal tozları karıştırılarak yapılır. Seramik ve metal tozu karışımı bir yapıştırıcı ile hamur haline getirildikten sonra, seramik bir gövdeye şerit halinde yapıştırılır fırında yüksek sıcaklıkta pişirilir.
Yukarıda açıklanan yöntemle, hem sabit hem de ayarlı direnç yapılmaktadır.

Başlıca kullanım alanları:

Tablo 1.1 ‘de görüldüğü gibi, film dirençler toleransı en küçük olan dirençlerdir. Yani, istenilen değer tam tutturulabilmektedir. Bu nedenle hassas direnç gerektiren elektronik devreler için çok önemli bir dirençtir.

Ayrıca maksimum akımda bile değeri pek değişmemektedir.

Direnç tipi	Karbon direnç	İnce film dirençler		Metal kalın film (cermet) direnç	Telli direnç
		Karbon	Metal
Büyüklüğü	10Ω – 22MΩ	10Ω – 2MΩ	10Ω – 1MΩ	10Ω – 68MΩ	0,25Ω – 10KΩ
Toleransı	±%10	±%5	±%2	±%2	±%5
Maksimum gücü	250mW	250mW	500mW	500mW	2,5W
Yükteki değer değişimi	%10	%2	%1	%0,5	%1
Maksimum dayanma gerilimi	150V	200V	350V	250V	200V
Yalıtkanlık direnci	109Ω	10¹ºΩ	10¹ºΩ	10¹ºΩ	10¹ºΩ
Gerilim sabiti	2000ppm/V	100ppm/V	10ppm/V	10ppm/V	1ppm/V
Çalışabildiği sıcaklık aralığı	-40ºC  +105ºC	-40ºC  +125ºC	-55ºC +150ºC	-55ºC  +150ºC	-55ºC  +185ºC
Sıcaklık sabiti	±1200 ppm/ºC	–1200 ppm/ºC	±250 ppm/ºC	±100 ppm/ºC	±200ppm/ºC
Gürültüsü	1 kW – 2µV/V, 10 MW – 6µV/V	1µV/V	0,1µV/V	0,1µV/V	0,01µV/V
Lehim etkisi	%2	%0,5	%0,15	%0,15	%0,05

NOT:

1. 1ppm = 10^-6 Ω başına değişim miktarı.

2. Sıcaklık sabiti "+" ppm: Isındıkça artan direnç

3. Sıcaklık sabiti "-"  ppm: Isındıkça azalan direnç
   Örneğin; saf karbon direncin: Sıcaklık sabiti -1200ppm/ºC olup sıcaklığın her 1 artışında, direnci Ohm başına, 1200ppm=1200*10^-6 =0,0012Ω azalmaktadır.

4. Sıcaklık sabiti "±" ppm: ısındıkça artan, 0 ºC ‘nin altında soğutulurken azalan direnç.
   Örneğin; Bakırın direnci -234 ‘te sıfır olmaktadır.

5. Gerilim sabiti: Dirence uygulanan gerilimin büyüklüğü oranında, direnci yukarıda verilen değer kadar düşmektedir.
   Örneğin; 150Ω ‘luk bir "karbon film dirence" 30V uygulandığında direnci 30*150*10^-6=0,45 kadar düşecektir.

Ayarlı Dirençler

Yapıları:

Ayarlı dirençler, direnç değerinde duruma göre değişiklik yapılması veya istenilen bir değere ayarlanması gereken devrelerde kullanıl
ırlar.
Karbon, telli ve kalın film yapıda olanları vardır.
Aşağıda çeşitlerini anlatırken yapıları da daha geniş olarak anlatacağım.

Çeşitleri:

Ayarlı dirençler iki ana gruba ayrılır:

1. Reostalar
2. Potansiyometreler

Reostalar

Reostalar, Şekil 1.6 ‘da verilmiş olan sembollerinden de anlaşıldığı gibi iki uçlu ayarlanabilen dirençlerdir. Bu iki uçtan birine bağlı olan kayıcı uç, direnç üzerinde gezdirilerek, direnç değeri değiştirilir.

Şekil 1.6 – Reostanın değişik semboller ile gösteriliş

Reostaların da karbon tipi ve telli tipleri vardır. Sürekli direnç değişimi yapan reostalar olduğu gibi, kademeli değişim yapan reostalarda vardır.

Reostanın başlıca kullanım alanları:

Laboratuarlarda etalon direnç olarak, yani direnç değerlerinin ayarlanmasında ve köprü metodunda direnç ölçümlerinde, değişken direnç gerektiren devre deneylerinde, örneğin diyot ve transistor karakteristik eğrileri çıkarılırken giriş, çıkış gerilim ve akımlarının değiştirilmesinde ve benzeri değişken direnç gerektiren pek çok işlemde kullanılır.

 

 

Potansiyometreler

Potansiyometreler şekil 1.8 ‘de görüldüğü gibi üç uçlu ayarlı orta uç, direnç üzerinde gezinebilir.

Şekil 1.8 – Potansiyometrenin gerilim bölücü olarak kullanılması

Potansiyometreler, yine Şekil 1.8 ‘de belirtilmiş olduğu gibi direnç değerinin değiştirilmesi yoluyla gerilim bölme, diğer bir deyimle çıkış gerilimini ayarlama işlemini yapar. Potansiyometrelerin başlıca uygulama alanları Tablo 1.3 ‘de verilmiştir.

Potansiyometre Çeşitleri:

Potansiyometreler aşağıdaki üç grup altında toplanabilir.

1. Karbon Potansiyometreler
2. Telli Potansiyometreler
3. Vidalı Potansiyometreler

Karbon Potansiyometreler

Karbon potansiyometreler, mil kumandalı veya bir kez ön ayar yapılıp, bırakılacak şekilde üretilmektedir. Ayar için tornavida kullanılır. Bu türdeki potansiyometreye "Trimmer potansiyometre" (Trimpot) denmektedir.

(a) Mil Kumandalı

(b) Tornavida Ayarlı Trimpot

Şekil 1.9 – Karbon Potansiyometreler

Şekil 1.10 – Lineer ve logaritmik potansiyometrelerin karakteristik eğrileri

A:  Lineer potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim
B:  Logaritmik potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim

Şekil 1.10 ‘da gösterilmiş olduğu gibi karbon potansiyometreler. Lineer (doğrusal) veya logaritmik (eğrisel) gerilim ayarı yapacak şekilde üretilir.

Şeklin köşesinde karakteristik eğrileri çıkarılan potansiyometre görülmektedir.

Yatay koordinat ekseni, potansiyometre fırçasının "a" ucuna göre dönüş açısını, gösteriyor.

Düşey koordinat ekseni ise, a-s uçlarından alınan Vas geriliminin , a-e uçları arasındaki Vae gerilimine oranını (V_as/V_ae) göstermektedir.

Aynı şeyleri direnç değerleri üzerinde de söylemek mümkündür.

Şekilde, noktalı olarak çizilmiş olan A doğrusu, lineer potansiyometreye, B eğrisi ise logaritmik potansiyometreye aittir.

Potansiyometre fırçası "a" ucunda iken Vas çıkış gerilimi sıfır ‘dır.

Fırçanın 90° döndürülmüş olduğunu kabul edelim:

• Potansiyometre lineer ise; V_as = 32/100*V_ae = 0,32V_ae  olur.
• Potansiyometre logaritmik ise; V_as = 8/100*V_ae = 0,08V_ae  olur.

Yükselteçlerde volüm ve ton kontrolünde logaritmik
potansiyometrelerin kullanılması uygun olur.

Dirençlerin hangi türden olduğunun anlaşılmasını sağlamak için, omaj değerinden sonra "lin" veya "log" kelimeleri yazılır.

Telli Potansiyometreler

Şekil 1.11 – Telli potansiyometre

Telli potansiyometreler, bir yalıtkan çember üzerine sarılan teller ile bağlantı kuran fırça düzeninden oluşmaktadır.bu tür potansiyometrelerin üzeri genellikle açıktır. Tel olarak  Nikel-Krom  veya başka rezistans telleri kullanılır.

Vidalı Potansiyometreler

Şekil 1.12 – Vidalı Potansiyometrenin Kesit Görüntüsü

Vidalı potansiyometrede, sonsuz vida ile oluşturulan direnci taramaktadır. Üzerinde hareket eden bir fırça, kalın film (Cermet) yöntemiyle oluşturulan direnci taramaktadır. Fırça potansiyometrenin orta ayağına bağlıdır. Böylece orta ayak üzerinden istenilen değerde ve çok hassas ayarlanabilen bir çıkış alınabilmektedir.

Potansiyometrelerin başlıca kullanım alanları:

Potansiyometreler elektronikte başlıca üç amaç için kullanılırlar;

1. Ön ayar için
2. Genel amaçlı kontrol için
3. İnce ayarlı kontrol için

Bu üç kullanılma amacı için potansiyometreden beklenen özellikler. Tablo 1.4 ‘te özetlenmiştir. Ayrıca, Tablo 1.5 ‘te de yukarıda açıklanan üç potansiyometre türünün kıyaslanması yapılmıştır.

Tablo 1.4.  Potansiyometrelerin Kullanılma yerlerine göre özellikleri
Tipi	Uygulama örneği	Seçim Töleransı	Doğrusallık (Lineerite)	Kararlılık (Stabilite)	Ömrü boyunca ayar gereksinimi
Ön ayar	Darbe jenaratorun de darbe genişliği ayarı	±%20	Önemli değil	Yüksek ±%2	50 ‘den az
Genel amaçlı kontrol	Yükselteçte ses ve ton ayarı	±%20	±%10	Orta ±%10	10000
İnce ayarlı kontrol	Skoptaki genlik ayarı, haberleşmede frekans ayarı	±%20	±%0.5	Yüksek ±%0.5	50000

Tablo 1.5.  Potansiyometrelerin kıyaslama tablosu
Tipi	Türü	Değeri	Toleransı	Gücü (W)	Sıcaklık sabiti	Kararlılık (Stablite)	Ömrü
Karbon pot. (Trimmer)	Lineer veya logaritmik	100-10M< /td>	±%20	0.5 – 2	± 700 ppm/°C 100 K altında ± 1000 ppm/°C 100 K üstünde	±%20	20000        dönüş
Telli pot.	Lineer	10-100K	±%5 ±%3	3	100 ppm/°C 50 ppm/°C	±%5 ±%2	20000 – 100000 arası dönüş
Vidalı pot.	Lineer	10-500K	±%10	1	±200 ppm/°C	±%5	500 kademe

Değişken Dirençler

İki gruba ayrılır:

• Termistör (Terminstans)
• Fotorezistans

rmistör (Terminstans)

Termistörler ısınınca direnci değişen elemanlardır.

Termistörler sıcaklık sabitine göre ikiye ayrılırlar:

1. Pozitif sıcaklık sabitine sahip dirençler (PTC)
2. Negatif sıcaklık sabitine sahip dirençler (NTC)

1. PTC Dirençler

Pozitif sıcaklık sabitine (PTC) sahip dirençler ısındığı zaman, direnç değeri büyür. Metaller, özellikle de baryum titamat ve fungsten bu özelliğe sahiptir. Çok değişik kullanım alanları vardır.

Örneğin: Röleye paralel bağlanan PTC direnç rölenin gecikmeli çekmesini sağlar. Florasan lambalarda da starter yerine PTC direnç kullanılabilmektedir.

2. NTC Dirençler

NTC dirençler, ısındığı zaman direnç değerleri düşer, Germanyum, Silikon, ve metal oksitler gibi maddelerden üretilir.

Şekil 1.13′ de bir NTC termistöre ait karakteristik eğrileri verilmiştir.

Şekil 1.13- NTC Termistör karakteristik eğrileri

• 40°C‘ ye kadar ısıtılan bir ortamdaki termistör direncindeki değişim;

• Değişik sıcaklıklardaki Akım-gerilim (I,V) bağıntısı

NTC Termistörünün kullanım alanları:

NTC termistörlerin çok değişik kullanım alanları vardır.

•  Motor ve transformatör gibi aşırı ısınması istenmeyen sistemlere yerleştirilen NTC termistörün direnci fazla ısınmadan dolayı küçülen bir alarm ve koruma devresini harekete geçirir.

•  Bir su deposunda seviye kontrolü için yerleştirilen NTC direnci su seviyesi düşünce, ısınarak pompa devresini çalıştırır.

•  Bir motora seri bağlanan NTC direnç önce küçük akım çekerek güvenli yol almasını sağlar.

•  Röleye seri bağlanan NTC direnç rölenin gecikmeli çalışmasını sağlar.

Fotorezistans

Fotorezistansın çalışma prensibi NTC direncin çalışma prensibine yakındır. Fotorezistanslar, ışık etkisi altında kalınca direnci küçülen elemanlardır. En çok kullanılan fotorezistans maddesi kadmiyum sülfürdür. Kadmiyum sülfürden yapılmış olan bir fotorezistansın karanlıktaki direnci 10 MOhm olduğu halde, gün ışığında 1 KOhm’ a düşmektedir.

Şekil 1.15 ‘de, bir lamba devresine konulan fotorezistansın ışık etkisi ile direnci düşürülerek   lambanın yakılışı gösterilmiştir.

Şekil 1.15 – Kadmiyum Fotorezistans ve bir lambanın yakılışı