Реферат: Узлы функциональной электроники

Введение

Устройствафункциональной электроники – это устройства, которые работают на различныхфизических явлениях, работа связана с использованием динамических неоднородностей( временные дефекты в однородном твердом теле ). Их функционирование описываетсяуравнениями математической физики.

Любая ЭВС состоит изэлементной базы: ИС, устройства функциональной электроники иэлектрорадиоэлементы.

Электрорадиоэлементыиспользуются давно и подразделяются на:

ü  активные ( п/п приборы и электровакуумные );

ü  пассивные:

ü  общего применения ( резисторы, конденсаторы и пр.)

ü  СВЧ устройства ( элементы, размеры которых соизмеримы сдлинной волны обрабатываемого сигнала).

Соединители и коммутационные устройства

Соединители – этоустройства, предназначенные для механического соединения /разъединенияэлектрических цепей  в обесточенном состоянии.

Коммутационныеустройства – это устройства, предназначенные для периодическогозамыкания/размыкания цепей под током.

Соединитель образуетразъемное, контактное соединение. Существуют неразъемные соединения – паяные,сварные и пр.

Коммутационныеустройства могут быть с ручным или электрическим управлением. Коммутационныеустройства делятся на:

ü  контактные – используют механическое соприкосновениедвух контактных деталей;

ü  бесконтактные – осуществляют коммутацию безмеханического соединения/разъединения.

Теория электрического контакта

В контактномустройстве протекает ряд сопутствующих явлений, кроме электрическойпроводимости.

/>                После разреза сопротивление проводникаувеличивается на некоторое переходное сопротивление (Rпер ) – одна из основных характеристик контакта ( чемменьше, тем лучше ).

                Появлениепереходного сопротивления объясняется ( Rпер  ):

1.  Как бы чисто мы не обрабатывалиразрез, на нем всегда существуют микро шероховатость, из-за этого проводниксоединяется не по всей поверхности поперечного сечения:

Sреал.>Sперв.

Площадь контактаменьше реальной площади поперечного сечения.

2.  На поверхностях контактирующихдеталей появляются пленки. Причины их возникновения:

ü  атомарный кислород оседает, образуя пленку;

ü  за счет соединения O2 и металла – окисные пленки;

Существуют пассивирующие и рыхлые пленки. Рыхлые пленкимогут существенно влиять на Rпер… Чембольше температура, тем больше скорость роста пленки, но при достижениинекоторой температуры пленка разрушается.

                        серебро …………… tпл.=150 °C

                        алюминий…………tпл.=3000 °С

ü  осаждение пленки воды – оказывает малое влияние на Rпер., но при замерзании воды могут возникнуть пленки льда,а это уже диэлектрик.

ü  сульфидные пленки – у них большая толщина и плотность.

Наличие пленокзатрудняет прохождение электрического тока. В зоне контакта ток протекаетблагодаря эклектической проводимости металлов и ещё благодаря фрикинг-эффекту.

Фрикинг-эффект

Междунесоприкасающимися пленками возникает большая напряженность электрическогополя, из-за такой электрической напряженности возникает пробой, металлрасплавляется и возникает электрический контакт.

/>

Ток может протекатьчерез пленку и благодаря туннельному эффекту.

3.  Эффект стягивания

/>Удлиняется путь электронов из-за изменения траекториидвижения, вызванного разрезом проводника.

Эквивалентная схема контактного устройства

/>N– количество шероховатостей ( величина случайная, при каждом соприкосновении N изменяется).

RV1– сопротивление шероховатостей;

Rст1<sub/>– сопротивлениестягивания;

Rпл1– сопротивление пленки.

В среднем можносчитать переходное сопротивление по упрошенной формуле:

/>, где

r — удельное сопротивление материала контакта;

m    - коэффициент Пуассона ( механическаяхарактеристика );

E – модуль упругости материала;

Q – усилие контактного нажатия;

hв –средняя высота выступа.

Статическаянестабильность переходного сопротивления – среднеквадратическое отклонение.Характеристикой контактного устройства является динамическая нестабильность –показывает степень изменения Rпер привоздействий на контактное устройство внешнего механического воздействия ( вибрация,удар ).

Более сложныефизические явления работы наблюдаются в динамическом режиме работы – призамыкании / размыкании.

При размыканиивозможно наблюдение явления дуги и следовательно расплавление контактов.Возникает из-за высокой ионизации между контактами.

Дуга зависит от:

·     материала;

·     напряжения и тока;

·     чистоты поверхности;

·     состава окружающей атмосферы;

·     от наличия реактивных элементовв коммутируемой цепи.

/>Разность потенциалов между контактами это eинд. и eист… Из-за дуговой эрозийочень ухудшается контакт.

Наблюдается явлениемостиковой эрозии, возникает при низких напряжениях между контактами. Приразмыкании уменьшается число точек соприкосновения и увеличивается плотностьтока, металл оплавляется и вытягивается, и, следовательно, контакт разрушается.

Электрическиесоединители.

Классификация по видусоединяемых частей:

1группа: — низковольтные, НЧ- предназначены для работы на Uh< 1500 В и f<3 МГц, длительность фронта < 0,1 мс.

2группа: — соединители с напряжением более 1,5 кВ.

3группа: — ВЧ- соединители, для соединения различных частей.

4группа: — комбинированные соединители, контакты НЧ –  и ВЧ — типа.

По конструкционной особенностии форме изолятора, соединители различают:

-     Цилиндрические (форма сеченияблизка к кругу);

-     Прямоугольные;

Цилиндрические соединителиделятся по способу сочленения и фиксации сочлененного соединения:

-     резьбовые;

-     врубные;

-     самозапирающиеся;

-     байнетные;

Прямоугольные делятся поспособу монтажа:

-     приборные;

-     для печатного монтажа;

1.    Приборные соединители

-     межблочные

-     блочные

-     кабельные

-     проходные

2.     Соединители дляпечатного монтажа

-     торцевые

-     навесные

Все соединители делятся погабаритам.

1– Соединители нормальных габаритов( шаг H между контактамибольше 5 мм.).

2– Соединители малогабаритные.(3,5 < H < 5 мм).

3– Соединители субминиатюрные.(1,75 < H < 3,5 мм).

4– Соединители миниатюрные.(1,25 < H < 1,75 мм).

5– Соединители микроминиатюрные.(H=1,112).

6– Соединители супермикроминиатюрные.(H=0,625).

Все соединители, по принципуконтактирования, делятся на:

-     соединители cобычным контактом

-     униполярные соединители

-     соединители с опаевыми контактами

-     соединители с принудительнымобжатием контактов

Некоторые условно графические обозначения.

1.    />/>/>Штырь –

/>/>/>/>вВЧ-Соединителе –

/>


2.    />/>/>Гнездо –

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

/>/>/>/>          вВЧ — Соединителе –

/>/> 

/>/>/>/>/>                присоединении с коаксиальным кабелем –

/>/> 

3.    />Неразъемноесоединение –

4.    />/>/>Токосъем –

/>                                                                или

/>


 

5.    Для того чтобы показать, что гнездапринадлежат, к одному соединителю делают так:

/>/>/>А)                                                                                    Б)             X1.1                                                                                       

/>                                                                                                                                                       X1.2

/>/>/>/>/>/>/>                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        X1.3

/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> />/>/>/>

6.    />/>/>/>/>Соединение –

Всесоединители обозначаются буквой X.

        XS –Гнездо

        XP –Штырь

        XW- ВЧ-соединитель.

Система обозначений

(ГОСТ- 17468-76)

Обозначение низкочастотного соединителясостоит из последовательности букв и цифр.

Первый блок состоит из трехбукв.

1.    Первая буква в обозначенииозначает:

О– общего применения.

      Вторая буква обозначает

Н– низкочастотный, низковольтный или К – комбинированный.

        Третья буква обозначает

Ц– цилиндрический либо П – прямоугольный

Если последние буквы строчныец  или  п , то этот соединитель предназначен для печатного монтажа.

Следующий блок состоит из двухбукв.

2.    Первая буква определяет типсоединителя:

Б– байнетного типа;

Р– резьбового;

В– врубного;

С– самозапирающийся;

П– с принудительным обжатием контактов;

 Вторая буква определяетгабарит соединителя:

Н- соединители нормальных габаритов;

Г– соединители малогабаритные;

С– соединители субминиатюрные;

М– соединители миниатюрные;

К– соединители микроминиатюрные;

3.    Число – порядковый номерразработки.

4.    Число -  количество контактов усоединителя.

5.    Размер соединителя

-     для прямоугольного соединителяразмер обозначается так: A*B (например 45*20).

-     для цилиндрического: А – этодиаметр ( например 25).

Шестым блоком в обозначенииидет буква.

6.    В – вилка;

Р –розетка;

Г –гибрид;

У –униполярный;

7.    Далее идет номер типа конструкции.

Рассмотрим пример обозначениясоединителя.

ОНп – ВГ – 7 – 48/94*15 – В – 53

или

ОНц – БГ – 2 – 45/39 – Р – 11

Для ВЧ – Соединителясуществуют свои обозначения.

1.    Буквы СР или СРГ- соединительрадиочастотный.

2.     Далее идет цифра, котораяобозначает волновое сопротивление соединителя.

Например 50 или 75.

3.    Третьим стоит номер разработки.

От 1 до 100 – байнетного типа;

от 101 до 500 – резьбового;

от 501 до 700 – врубного;

Вид изоляционного материала:

П – полиэтилен;

С – полистирол;

К – керамика;

Ф – фторопласт;

Пример обозначения ВЧ-соединителя:       СР – 75 – 110Ф.

Основные параметры соединителей.

1.    Контактное сопротивление – R к (5-15 мОм).

 R к = Rпер + Rмк:

 где Rпер –переходное сопротивление.

       Rмк –сопротивление металлических контактов.

2.  Статическая нестабильность DRст.

3.  Динамическая нестабильность DRдин.

4.  Максимальныйрабочий ток (величина тока определяется температурным режимом).

5.  Максимальноерабочее напряжение (которое может действовать между любыми контактами икорпусом).

6.  Минимальноерабочее напряжение.

7.  Сопротивлениеизоляции (определяется электропроводностью изолятора).

8.  Усилиерасчленения Fp.

Fp = n*Fpi+ Fpk;

Fpi = Fтр = Kтр*Q;

9.  Износостойкость(максимальное число сочленений/расчленения).

Конструктивные характеристикисоединителей.

Любой соединитель включает всебя следующие конструктивные элементы.

а) Контактный узел.

б) Изолятор.

в) Корпусные детали.


·   Контактный узел– этоосновной функциональный элемент соединителя(состоит из штыря и гнезда).В своюочередь гнездо и штырь состоят из:

-   Рабочий элемент(выполняет функцию электрического соединения  и создания механическогодавления)

      Различают рабочийэлемент – с совмещенными электрическими и упругими парами (за счетиспользования цилиндрического разрезного штыря и гнезда).

      Рабочий элемент – сразделенными электрическими и упругими элементами.

      Рабочий элемент – сконтактной парой с гиперболоидным гнездом.

-    Элемент крепления (выполняет функцию электрической изоляции и крепленияконтактного узла). Различают:

-     жесткое крепление (креплениеармированием);

-     плавающее крепление;

-    Хвостовик – предназначен для крепления проводника.

Материалыконтактного узла:

1.    Упругие части – бронза;

2.    Неупругие части – латунь (ковар);

 

 

·  Изолятор – предназначен для крепления контактного узла, электрическойизоляции, передачи механического усилия при сочленении/расчленении.

Материализолятора – пластмассы, керамика, стекло.

·  Корпусные детали – предназначены для крепления изолятора, защитасоединителя от механических повреждений и воздействия окружающей среды.

Обеспечиваетвзаимную ориентацию ответных частей при сочленении. Фиксация при сочлененномположении. Крепление жгута или кабеля, крепление соединителя к стенке блока,экранирование.

Корпусныедетали изготавливают из следующих материалов:

-     сталь;

-     цветные металлы и сплавы;

-     пластмассы;

Коммутационные устройства.

Коммутационнымустройством можно считать устройство, которое может скачкообразно изменять своивыходные характеристики при пороговом значении входного параметра, независимоот закона его предшествующего изменения.

Y – выходная характеристика;

X – входной параметр.

/>Где:

Xср. –значение срабатывания –   значение входного сигнала, при котором происходитскачкообразное изменение выходного параметра ( пороговое значение );

Xотп.  –значение отпускания – значение входного сигнала, при котором происходит скачкообразноеизменение выходного параметра ( пороговое значение ) ;

Xдоп. –допустимое значение входного параметра, превышение которого может привести квыходу из строя устройства.

Релейнаяхарактеристика.

 

Коммутационноеустройство может находиться в двух состояниях: исходном и рабочем.

Значение выходногопараметра, при  />происходит переход из исходного состояния в рабочее — Xср., а обратный переход происходит при — Xотп..

Любое коммутационноеустройство состоит из:

/> <td/> />
В коммутационных устройствах происходитпреобразование одного вида энергии в другой./> <td/> />
Классификация коммутационных устройств:

ü  по типу управляющего сигнала:

электрическоеуправыление;

механическое( ручное ) управление.

ü  по принципу коммутации:

контактные;

бесконтактные.

ü  по принципу действия:

контактноготипа:

механические;

электромагнитные;

магнитоуправляемые;

магнитогидродинамические;

электростатические;

электротепловые;

электромагнитнострикционные

бесконтактноготипа:

электронные;

магнитные;

гальваномагнитные;

оптоэлектронные; электретные;

пьезоэлектрические;

криотронные;

халькогенидные;

оптические.

Коммутационные устройства с механическимуправлением.Коммутационные устройства смеханическим управлением, или иначе переключатели. В зависимости от способауправления приводом все переключатели делятся:

ü  нажимные ( кнопочные );

ü  перекидные ( тумблер );

ü  поворотные (галетные );

ü  движковые;

ü  сенсорные.

Первые 4-е типа могутбыть контактные и бесконтактные, сенсорные как правило бесконтактные. Контактныепереключатели в от формы контактов делятся на переключатели:

ü  с накладными контактами;

ü  с скользящими контактами.

Накладные контакты.

Конструкции.

/>

/>Функции соединения и разрыва электрической цепипространственно совпадают, для улучшения качества переключателей используютпритирающиеся контакты.

Притирающиеся этокогда точки контакта и протекания тока различны.

Скользящиеконтакты.

Функции соединения иразрыва пространственно разнесены. Но увеличиваются усилия для контакта, т.е.происходит интенсивное зачищение контакта.

 

/>Основные параметры:

1.    Контактное сопротивление – Rк.

2.    Статическая нестабильностьконтактного сопротивления – DRст.

3.    Динамическая нестабильностьконтактного сопротивления – DRдин.

4.    Максимальное рабочеенапряжение – Umax

5.    Сопротивление изоляции – Rиз.

6.    Коммутируемая мощность – Pк.

7.    Коммутируемая напряжение –Uк.

8.    Коммутируемая токи – Iк.

9.    Износостойкость.

На высоких частотахработы переключателя появляются паразитные параметры.

Эквивалентнаясхема коммутационного устройства ( на высоких частотах ).

В замкнутомсостоянии.                                                                         В разомкнутом состоянии.

/>где:

Lк–индуктивность контакта;

Rпер– переходное сопротивление;

Rмк–сопротивление металлических контактов;

Cкз–емкость контакт-земля;

Rиз– сопротивлениеизоляции;

Cк– емкость контакта.

/> <td/> />
Система обозначений.

1.     В, П – выключатель илипереключатель.

2.    Кн, Т, Г, П, Д – кнопочный,тумблер, галетный, программируемые переключатели, движковые.

3.    Б – бесконтактный, если нет обозначения– контактный.

4.    N ( цифра ) – порядковый номер разработки.ъ

5.    N ( цифра ) – номер типо-номинала.

6.    N ( цифра ) – число полюсов.

Например:                               ПГ39-3-4

 

Условно-графические обозначения.

/>/>/>      1.Замыкающийконтакт

/>


/>/>     2.Размыкающий контакт

/>

/>


/>3.Если есть несколько контактов, то общуюпринадлежность обозначают так:

/> /> /> /> /> /> /> />

Б) Позиционные     обозначения

  <td/>

В) Штриховая линия

  /> /> />

/>А).

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

S1.2

 

S1.1

  />/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> 

Буквенноеобозначение контактов — S.

SA – выключатели \переключатели.

SB – кнопка.

4.Переключателибез фиксации.

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

5.Контактс опережением.

/>


/>с запаздыванием.

/> 

/> /> /> /> /> /> <td/> />

6.Контакт повторным нажатием

/> /> /> /> /> <td/> /> /> /> />

Нажатие\ отжатие разными кнопками.

/>


/>7.Переключатель без фиксации в кайних положениях.

/>


8.Многопозиционныйпереключатель.

/>


Разновидности переключателей.

 

-    Нажимные (кнопочные) – приводятся в действие нажатиемкнопки.Такие переключатели обеспечивают наибольшую скорость переключения.Вкачестве коммутирующего устройства используются микропереключатели(их особеностьмгновенное действие).

-    Перекидные (тумблер) –привод выполнен в виде рычага, которыйперекидывается (инода на рычаг наносится слой люминофора ).Такие переключателиимеют один, два, три, не более четырех полюсов.При переключении имеют два илитри положения.

-    Поворотные (галетные) – это многопозиционныепереключатели.Специальное условное обозначение таких переключателей:

24П15Н– 24 положения;

               - 15 направлений.

Разовидности поформе конструкции.

1.Галетные (контактнаягруппа в виде галеты).           2.Щеточного типа(особенность – большое усилие

/>

/> <td/> />
                                                                                        контактонго нажатия, применяется при больших токах)./> <td/> />
/>3.Барабанного типа.                                             4.Кулачковоготипа.

5.Движковые – имеют органуправления в виде движка.

6.Сенсорные – такиепереключатели не имеют подвижного контакта.Включаются пир прикосновении пальцак не которой поверхности.Существуют также квазисенсорные переключатели которыеимеют подвижный контакт, который замыкается или размыкается – он связан сосхемой управления.

Коммутационные устройства сэлектрическим(дистанционным) управлением .

К коммутационнымустройствам с электрическим управлением относятся различные реле .

Основные параметры реле.

-    Чувствительность – это минимальная величина входного параметра X, прикотором происходит скачкообразное изменение выходного сигнала(это может бытьмощность, напряжение, ток).

-    Рабочее напряжение(ток) Uраб,Iрабони выбираются больше, чем напряжение или токсрабатывания.

-    Коэффициент возврата Кв– это отношение Xотп  к Xср  .

Максимальное значение длякоэффициента возврата равно единице.

Kв= Xотп /Xср

-    Сопротивление обмотки Rоб  — сопротивление воспринимающей обмотки.

-    Время срабатывания(отпускания) tср(tотп) – это время с момента появления сигнала на входе, домомента срабатывания, соответственно время отпускания это время отсчитываемоес момента прекращения действия сигнала на входе, до момента отключения.

-    Сопротивление контактов Rк(Rвн) – характеристика выходной цепи (в замкнутом состоянии).

-    Коммутируемая мощность – это произведеие коммутируемого напряжения в разомкнутомсостоянии и коммутируемого тока в замкнутом.

Pk<sub/>= Uк раз* Iк зам

-    Износостойкость – максимальное число циклов коммутации.

Условно- графические обозначения.

1.Реле обозначаются буквой – К.

/>реле собмоткой.                                                               — релемакс. тока.

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> />

/>


/> /> /> /> /> /> <td/> /> />
2.Реле переменного тока.                                                  3.Поляризованныереле.

Разновидности реле по принципу действия.

 

Электромагнитное  реле –принцип действия у данного реле следующий, электрический сигнал подается накатушку и вследствие чего к не притягивается якорь, он  связан с контактнойгруппой.

/>Различают реле переменного и постоянного тока.

Реле постоянного тока могутбыть одно-стабильными( одно устойчивое состояние) и двустабильными( дваустойчивых состояния при отсутствии напряжения на обмотке).

Одно-стабильные реле могут быть :-    нейтральные(срабатывают при любойполярности напряжения);-    поляризованные(срабатывают приопределенной полярности);По габаритам реле делятся:1.   Микроминиатюрные;

Масса m<6 грамм.

2.  Миниатюрные;

                m<16 грамм.

3. Малогабаритные;

        m <40 грамм.

4.Нормальные габариты;

                m >40 грамм.

 

Система обозначений.

 

Обозначение реле делится нанесколько блоков:

·   Буква Р – реле

·   Принцип действия.

                Э — электромагнитное;

                П –поляризованное;

        Г– герконовое;

·   Буква

К – низкочастотное;

А – высокочастотное;

·   Порядковый номер разработки.

Пример – РЭК- 20.

 

Преимущества электромагнитного реле:

Большой диапазон коммутируемыхтоков и напряжений. Малое переходное сопротивление в замкнутом состоянии. Оченьвысокое сопротивление между контактами в разомкнутом состоянии.Хорошиеэлектроизоляционные свойства.

Недостатки:

Малое быстродействие.

Низкая чувствительность,наличие дребезга контактов.

/>Магнитоуправляемое (герконовое)реле –магнитоуправляемое реле представляет собой катушку с герконом.

Геркон – балон с вакуумом ( или может быть наполнен спец.газом) с контактами изготовленными из пермаллоя.Поверхности контактов покрываютзолотом или серебром.

Различают сухие герконы  ижидкостные.

/> <td/> />

В баллон помещается капля ртути для получения более надежного контакта(переходное сопротивление более стабильное.)

  Жидкостный геркон —

Недостаткижидкостного геркона:

-    нельзя поворачивать геркон на уголбольше 300.

-    При низких температурах Т<300С ртуть замерзает.

Различают герконы:

-    Замыкающие;

-    Размыкающие;

-    Переключающие;

По габаритам герконыделят:

-  Длина баллона 50мм. – стандартные;

-  36мм.- промежуточные;

-  20мм. – миниатюрные;

-  10мм. – сверхминиатюрные;

Герсикон – герметичный силовой контакт. В баллон герсиконавмонтирована магнитная система, связанная с внешним электромагнитом. Угерсиконов меньшее переходное сопротивление.

Система обозначения герконов.

1.  МК – магнитный контакт.

2.   А – замыкающий;

В– размыкающий;

С– переключающий;

3.  Р – ртутный (если в обозначении геркона эта буква неуказана, то геркон сухой)

4.  Длина  lгеркона в мм.

5.  Две цифры (в обозначении могут бытьуказаны любые две):

1-   малой и средней мощности;

2-   повышенной мощности;

3-    мощный геркон;

4-   высоковольтный геркон;

5-   высокочастотный;

6-   геркон с памятью;

 

Достоинства магнитоуправляемыхреле:

Повышенное быстродействие;

Повышенный срок службы;

Очень малое(стабильное) Rперех – у жидкостных герконов;

Недостатки:

Большее и менее стабильное Rперех  - у сухих герконов;

Меньшие возможности подиапазону коммутируемых токов  и напряжений;

Чувствительность к внешниммагнитным полям;

Магнитодинамическиереле.

Принцип действия:

/>Для переключения реле необходимо воздействоватьмагнитным полем на каплю ртути, и из-за тока проходящему по среднемууправляющему выводу. Направление перемещения капли зависит от направления токаили магнитного поля. Объем ртути должен быть небольшим.

Достоинства:

ü  очень стабильное и малое R пер.;

ü  нет ограничений по числу коммутаций.

Недостатки:

ü  не работает при температуре ниже -35°С;

ü  гальваническая связь между входной и выходной цепью;

ü  ограничение по коммутируемой мощности ( зависит отобъёма капли ртути ).

Электростатическиереле.

Принцип действия:

/>Принцип действия основан на использовании кулоновскихсил, которые обеспечивают притяжение подвижного электрода с мембраной кнеподвижному.

Достоинства:

ü  малые габариты;

ü  высокое быстродействие;

ü  гальваническая развязка.

Недостатки:

ü  высокое R пер. ( из плохого контактного нажатия );

ü  ограничение по коммутируемым мощностям.

    Электромагнитострикционныереле

Принцип действия:

/>Принцип действия основан на явлениях магнито- илиэлектрострикций, то есть способности материалов изменять свой размеры подвоздействием магнитных или электрических полей.

Достоинства схожи сэлектромагнитными реле, и так же наличие контактной группы.

Недостатки:

ü  низкая чувствительность;

ü  повышенная инерционность;

ü  необходимость наличия сильных магнитных илиэлектрических полей.

Электротепловыереле.

Принцип действия:

/>Основан принцип действия на различных ТКЛР металлов всистеме биметаллической пластины.

Используются в качестве:

1.    датчика температуры;

2.    реле времени ( из-за высокойинерционности );

3.    обычное реле;

4.    устройство зашиты от перегрузок.

Достоинства:

ü  многофункциональность;

ü  малая стоимость.

Недостатки:

ü  малое быстродействие;

ü  малый диапазон выдержки времени ( около 30с. );

ü  малая точность времени.

Электронныереле.

Это обычныйэлектронный ключ, например на транзисторах ( различают: биполярные, полевые,КМОП и МОП структуры ).

На КМОП-структуре:                                                  На биполярном транзисторе:

/>Достоинства:

ü  полная ( функциональная, конструктивная ) совместимостьс интегральными схемами;

ü  высокое быстродействие;

ü  отсутствие дребезга контактов;

ü  высокая чувствительность.

Недостатки:

ü  отсутствие гальванической развязки между входом ивыходом;

ü  ограничения по коммутируемым мощностям;

ü  не достаточно низкое сопротивление в замкнутомсостоянии;

ü  не достаточно высокое сопротивление в разомкнутомсостоянии;

ü  восприимчивость к спец. факторам ( a-,b-излучениям и пр. ).

Оптоэлектронныереле.

Оптоэлектронным реленазывают оптроном или оптоэлектронной парой. Представляют собой 3-и системы:

1.    преобразует электрический ток всветовое излучение — светоизлучатель;

2.    передающая система – для передачисвета;

3.    обратное преобразование световогопотока в электрический сигнал – фотоприемник.

В качестве светоизлучателей используют:

ü  электролюминисцентные конденсаторы;

ü  светодиоды;

ü  сверхминиатюрные лампы накаливания.

Для светодиодовсправедливо следующее:

/>,где

h – постоянная Планка;

c – скорость света;

DE – ширина запрещенной зоны полупроводника.

Длина волны видимогосвета от 0,45мкм. до 0,68мкм., более 0,9мкм. инфракрасное излучение.

Передающая система –вспомогательная система. Должна быть высокопрозрачной, с хорошей адгезией кматериалам свето- приемника и излучателя, а также равенство ТКЛР и хорошиедиэлектрические свойства. Применяют прозрачные клеи и лаки.

Исполнительнаясистема. По ней различают типы оптопар:

ü  диодные;

ü  резисторные;

ü  транзисторные;

ü  однопереходные транзисторы;

ü  тиристорные оптопары.

Резисторная оптопара.

/>Используется полупроводниковый фоторезистор – этоселенид кадмия, сернистый кадмий. Их сопротивление падает при излучении на нихсвета. Для диапазона ИК-лучей используют PbS или PbSe.Недостаток – это зависимость от температуры сопротивления. Достоинства –возможность работать на переменном токе.

Для излучателейиспользуют сверхминиатюрные лампы накаливания ( оптопара ОЭП-1 ),электролюминисцентные конденсаторы ( оптопара ОЭП-8 ) и светодиоды ( оптопараОЭП-7, ОЭП-6 ( с ИК диодом)).

tвкл.»200 мс    tвкл.»600 мс     tвкл.»120 мс

Диоднаяоптопара.

/>Используются полупроводниковые диоды в фотодиодномрежиме, либо фотогенераторном режиме. Наибольшим быстродействием обладают p-i-nдиоды ( очень малое время включения ).

В качестве излучателяиспользуется фотодиод.

АОД-101 ( tвкл.=1мкс)

На p-i-nдиоде tвкл.»1мкс

Транзисторныеоптопары.

В качестве излучателейиспользуется ИК-диоды, но можно использовать и обычный свет.

АОТ-123 ( tвкл.»2мкс)

/>Тиристорные оптопары.

Для выключения прибораприходится коммутировать выходную цепь, из-за лавинного образования электронов.

tвкл.»10 мкс

 

АОУ-103

/>

На основеоднопереходных транзисторов ( двухбазовый диод )

Облучается эмиттер. Иего можно использовать в различных режимах работы  ( фотодиодный,однопереходный транзистор и пр. ).

АОТ-102 (tвкл.»5мкс )

/>Оптопары с открытым каналом.

Бывают с прямымпрохождением света или с отражением света.

/>

Достоинстваоптоэлектронных реле:

ü  полная гальваническая развязка между входом и выходом;

ü  высокая чувствительность;

ü  высокое быстродействие;

ü  «полная» совместимость с интегральными схемами.

Недостатки такие же,как и у электронных реле.

Гальваномагнитные реле.

Используют для коммутациилибо эффект Холла, либо эффект Гаусса.

Достоинства:

ü  бесконтактного реле;

ü  малые габариты.

Недостатки:

ü  восприимчивость к спец. факторам;

ü  критичность к температурным воздействиям.

Электретные реле.

/>Здесь в качестве диэлектрика в конденсаторе используетсятонкая пленка электрета ( пленка из фторопласта ). Величина тока в цепи будетзависеть от скорости перемещения подвижной обкладки.

Это бесконтактноереле, не потребляет тока, отсутствие дребезга контактов. Недостатки:восприимчивость к воздействию спец. факторов. Эти устройства имеют механическоеуправление ( или дистанционное ).

 

Магнитные реле  — в простейшем случае это двух обмоточныйтрансформатор (сердечник может быть выполнен из ферромагнитного материала).

/>При подаче напряжения на вход появляется напряжение навыходе.Обычно работает на переменном токе.

Достоинства:

Полная гальваническаяразвязка.

Неограниченное числокоммутаций.

Недостаток:

Большие габариты.

/>Пьезоэлектрические реле – работа основанана том, что при деформации некоторых  материалов возникает ЭДС, она и будетвыходным сигналом.

Недостаток:

Необходимость приложениябольших усилий, для вызова ЭДС. Для появления ЭДС = 1В необходимо приложитьусилие равную 100 Н.

Криотронные реле – используют свойство некоторых материалов принизкой температуре переходить в состояние сверх проводимости и выходить изэтого состояния под действием магнитного поля, при этом не изменяя температуры.

Достоинства:

Очень низкое сопротивление взамкнутом состоянии.

Недостаток:

Не очень высокоесопротивление в разомкнутом состоянии.

Необходимость наличияохлаждающей жидкости.

Халькогенидные реле – в таких реле используются халькогенидныестекла.

Эти материалы резко изменяютсвои свойства под действием электрического и магнитного поля.

Оптические реле – такие коммутационные устройства используютсядля коммутации световых сигналов. Все такие устройства можно разделить на:

-    устройства оптоэлектронного типа (впроцессе коммутации используется преобразование электрического сигнала воптический сигнал, а затем обратное преобразование);

-    оптические устройства (прямаякоммутация оптического сигнала);

Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

 

Резисторы.

 

1.  Резистор –элемент электронной аппаратуры, предназначенный для создания  в электрическойцепи заданной величины активного сопротивления.

(в нем  электрическаяэнергия преобразуется в тепловую и рассеивается).

Классификация резисторов.

 

1.  По постоянству значения  сопротивления.

а).Постоянные (сопротивление не меняется);

 Всвою очередь постоянные делятся на:

-     Общего применения:

-     Прецизионные;

-     Высокочастотные;

-     Высоковольтные;

-     Высокоомные;

б).Переменные (сопротивление  меняется при эксплуатации);

-     Подстроечные;

-     Регулировочные;

-     Линейные;

-     Нелинейные;

в).Специальные резисторы;

-     Варисторы;

-     Терморезисторы;

-     Фоторезисторы;

-     Магниторезисторы;

2. По принципу создания резистивного элемента.

       а). Проволочные;

       б). Непроволочные;

-     Пленочные;

-     Объемного типа;

Система обозначения резисторов.

Различаютдве системы обозначения до и после 80-го года.

1.    Система до 80-го года.

                                А)Буква С – сопротивление;

                                   СП – переменный резистор;

                                   СТ – терморезистор;

                                   СН – варистор;

                                   СР – фоторезистор;

               

                Б)Материал резистивного элемента.

1-   углеродистый (пиролитическийуглерод);

2-   металлоокисные илиметаллопленочные;

3-   пленочные композиционные;

4-   объемные композиционные;

5-   проволочные резисторы;

                                В)Номер разработки.

Пример обозначения:С2-1.

2. Система после 80-го года.

А) Буква Р – резисторпостоянный;

                   РП –переменный;

                   ТР –терморезистор;

                   ТРП –позистор;

                   ВР –варистор;

Б) Цифра 1- непроволочный;

                     2-проволочный;

(эти цифры указываются для Ри РП.)

В)  Порядковый номерразработки.

Пример обозначения: Р1-26

                                                 ТР- 7 

Условно графические обозначения.

 

R- позиционное обозначение резисторов.

1.Резистор постоянный.

/>


/>/> 

/>В схеме можно указывать номинальную мощность.

                                                     2.Резистор с отводом.

/>/>/>        

/>


3. Реостат (резисторпеременный)

/> <td/> />
а) регулировочный                                                 б)подстроечный/> <td/> />
4.Потенциометр

5.Специальные резисторы (вместо буквы t указывается параметр который влияет на сопротивление).

/>

Основные параметры резисторов.

1.  Номинальное сопротивление Rном .

 Различают шесть рядовсопротивлений:

Е6, Е12, Е24, Е48, Е96,Е192.Число указывает на число номиналов в ряде.

2.  Допуск на номинальноесопротивление  — это разница между номинальным и действительным значением.Выражается в процентах. Всего существует 11 допусков:

      ±0,01 % … ±5%, ±10%, ±30%.

3.  Номинальнаямощность рассеяния- это мощность которую может рассеивать резистор в течениидлительного времени.

4.  Уровеньсобственных шумов.

Различаютсобственные шумы и шумы скольжения (Характерны для переменных резисторов (прирегулировке). Уровень этого шума существенно выше токовых шумов.). Собственныеделятся на тепловые(обусловленные хаотичным движением электронов. Имеютнепрерывный широкий спектр, их уровень практически не зависит от материала,но зависит от температуры. Существуют, не зависимо есть или нет ток.) и токовые(обусловленные дискретной (зернистой) структурой резистора. При прохождениитока возникает пробой он и есть источник шума. Зависят от материала резистора.Уровень токовых шумов существенно больше тепловых.).

Собственные шумы измеряютсяв мкВ/В.

= Е/U [мкВ]/[В].

5.  Температурный коэффициент сопротивления– показатель температурной стабильности. Показывает относительное изменениесопротивления при изменении температуры на один градус.

aR= DR/ Dt *1/R0

 

6.  />Функциональная характеристика (кривая регулирования) –зависимость сопротивления от угла поворота.

А – линейная зависимость;

Б – логарифмическая;

В – показательная;

 

Схема замещения резистора.

/> <td/> />
RR  — сопротивлениерезистивного элемента;

RК  — сопротивление металлических контактов;

LR  — паразитнаяиндуктивность (зависит от конструкции резистора);

CR­ — паразитнаяемкость;

RИЗсопротивление изоляции (оно обычно учитывается увысокоомных резисторов);

Особенности резисторов.

 

1.  Непроволочные резисторы.

-    широкая номенклатура R и P;

-    малая величина L и C;

-    малые габариты и стоимость;

Разновидности:

-    ­углеродистые (пленочного типа).

Пленка пиролитическогоуглерода (толщина сотые, десятые доли мкм).

Дешевые и высокостабильные,обладают низким уровнем шумов.

Недостаток это низкаястабильность высокоомных резисторов.

Пример резисторов – ВС,С1- 8.

-    металлоокисные, металлопленочные(пленка сплава металла, либо окисла металла).

Достоинством такихрезисторов является повышенная термостойкость и низкий уровень шумов.Недостаток это малая устойчивость к импульсным перегрузкам.

Пример резисторов –МЛТ,МТ.

-    композиционные резисторы (смесьпроводящего материала – углерода и диэлектрической связки).

Такие резисторы могут бытьобъемного типа и пленочного типа.

Достоинство – малаястоимость. Недостаток – зависимость сопротивления от напряжения и тока, высокийуровень шумов, низкая стабильность.

Пример резисторов –ТВО,С3- 2.

2.Проволочные резисторы.

(проволока из нихрома,константана или манганина).

Достоинство:

-    высокая стабильность;

-    высокая термостойкость;

-    малый уровень шумов;

-    высокая перегрузочная способность;

Пример резисторов –ПЭВ,С5- 35.

3.Специальные резисторы.

-    />Варистор (сопротивление зависит от напряжения и тока);

Используется длястабилизации и ограничения напряжения (для стабилизации напряжения).

Основные параметры:

-    классификационное напряжение UКЛ;

-    классификационный ток IКЛ;

-    коэффициент нелинейности;

                b= RСТ/ rДИН


4.Терморезисторы.

Как правило имеютотрицательный ТКС, хотя есть и позисторы с положительным ТКС. Терморезисторыхарактеризуются:

ü  номинальным сопротивлением при 20°С;

ü  ТКС;

ü  номинальная мощность рассеяния;

ü  постоянная времени t — характеризуеттепловую инерционность: это время, в течении которого температуратерморезистора изменяется на 63% при переносе его из воздушной среды при 0°Св воздушную среду с температурой 100°С.

5.Магниторезисторы.

Работают на основемагниторезистивного эффекта, это свойство полупроводникового устройства.Характеризуется зависимостью сопротивления от индукции магнитного поля ( В ).Строят график их зависимости, и рассматривают работу магниторезистора.

Конденсаторы.

Это элементрадиоэлектронной аппаратуры, обладающий сосредоточенной электрической емкостью,то есть способностью накапливать электрические заряды.

Классификацияконденсаторов:

ü  по характеру изменения емкости:

постоянные;

переменные;

подстроечные;

специальные( вариконды ) – нелинейные конденсаторы, емкость зависит от приложенногонапряжения;

ü  по виду диэлектрика:

сорганическими диэлектриками;

снеорганическими диэлектриками;

сгазообразными диэлектриками;

соксидными диэлектриками.

Системаобозначений.

1.)   К – постоянный конденсатор;

КТ – подстроечный конденсатор;

КП – переменный конденсатор;

КН – вариконд.

2.)   число – обозначает тип диэлектрика:

10            керамический, с рабочим напряжением менее 1600В;

15            керамический, с рабочим напряжением более 1600В;

22            стекляннокерамический;

21            стеклянный;

31            слюдяной, малой мощности;

32            слюдяной, большой мощности;

40            бумажные, с рабочим напряжением менее 2 кВ;

41            бумажные, с рабочим напряжением более 2 кВ;

42            металлобумажные;

50            оксидные, электролитические алюминиевые;

51            оксидные, электролитические танталовые;

52            оксидные, объемно-пористые;

53            оксидные, полупроводниковые;

60            воздушные;

61            вакуумные;

71            полистирольные;

72            фторопластовые;

73         лавсановые.

Эти обозначенияприменимы для конденсаторов типа К, а для КП и КТ могут быть следующиеобозначения:

1          вакуумные;

2              воздушные;

3              газообразные;

4          твердые.

3.)   номер разработки.

Например:

                                                К50-6

                                                КТ4-1.

Условные графические обозначения.

/>Позиционное обозначение:  С.

Основные параметры.

1.)            Номинальная емкость.

/>, где:

x- диэлектрическая проницаемость;

S –площадь обкладок;

d –расстояние между обкладками.

У воздуха x=1, поэтому воздушныеконденсаторы очень большие, для уменьшения их габаритов на обкладки добавляюткакой-либо диэлектрик.

Все емкости стандартизованы по рядам номинальныхёмкостей:

Е3;           Е6;           Е12;         Е24.

Е3                            1;             2.2;          4.7

2.)            Допуск на ёмкость.

Разность между номинальным и фактическим значением.Существует 14 допусков:

                                ±0.1%- прецизионные;

                                -20% до +80% — последний класс точности.

3.)            Номинальное рабочее напряжение.

Напряжение, при котором конденсатор работает в течениевсего срока эксплуатации.

4.)            Тангенс угла потерь.

tg(d) – тангенс угла диэлектрических потерь, из-запереполяризации диэлектрика, так как энергия рассеивается в виде тепла. Из-заналичия потерь угол между U и  I становиться меньше 90°.

/>Для оценки tg(d) можно:

/>, где Rп. –сопротивление потерь.

Тангенс угла потерь это величина обратная добротности,поэтому:

/>.

5.)            Сопротивление изоляции и ток утечки.

Ток утечки – это ток, который существует постоянно вдиэлектрике конденсатора.

/>, где

Rиз. – сопротивление изоляции;

Iут. – ток утечки.

6.)            Температурный коэффициент емкости.

Характеризует температурную стабильность емкости, это:

/>, где

С0– ёмкость при температуре 20°С.

ТКЕ нормируется,например для керамических конденсаторов по ТКЕ существует 16 групп:

-2200*10-6 1/°С                       М2200

               

+100**10-6 1/°С                      П100.

Эти обозначения производятся на корпусе илиобозначаются цветом.

Слюдяные конденсаторы делятся на 4 группы:

А             не нормированное значение ТКЕ;

Б              ±200**10-6 1/°С

В              ±100**10-6 1/°С

Г              ±50**10-6 1/°С

7.)            Закон изменения емкости.

Используется для характеристики переменныхконденсаторов:

ü  прямоемкостные ( прямая зависимость между емкостью иуглом поворота ротора);

ü  прямоволновые (прямая зависимость между длиной волны иуглом поворота ротора);

ü  прямочастотные (прямая зависимость между частотойколебательного контура и углом поворота ротора);

ü  логарифмические ( логарифмическая зависимость емкостиот угла поворота ротора ).

Схема замещенияконденсатора.

/>С – номинальная емкость;

Сз –емкость относительно корпуса;

Rиз –сопротивление изоляции;

Rп –сопротивление потерь;

Lc – емкостная индуктивность ( проявляется на большихчастотах ).

Особенности конденсаторов.

Бумажные.

Выполняются в видебумаги пропитанной маслом, и фольговых обкладок, которые затем сворачиваются врулон. Достоинства:

широкие интервалы номиналов мощностей ( от 0.01 мкФ до 10мкФ ).;

широкие интервалы рабочих напряжений.

Недостатки:

малая температурная и временная стабильность;

большие потери.

Например:                               БМ( бумажный малогабаритный );

                                                КБГ( бумажный герметизированный );

                                                К40-1.

Металлобумажные.

Они выполнены издиэлектрической бумаги, а на неё с двух сторон напыляются обкладки, у нихемкость больше и меньшие габариты. Достоинства: способность самовосстанавливатьсяпосле пробоя ( так как из-за малой толщины обкладок, металл в месте пробояиспаряется).

Например:                               МБМ;

                                                К42-2.

Слюдяные.

Берется пакет изслюдяных пластинок и обкладки ( алюминий или оловянно-свинцовый сплав ), азатем всё это герметизируется. У таких конденсаторов малые потери ( работают до100МГц ), хорошая стабильность, но имеют большие габариты.

Например:                               КСО

                                                К31-3.

Керамические.

Диэлектрик выполнен изВЧ керамики, обкладки наносятся методом вжигания серебра. Конструкции:дисковые, трубчатые, пластинчатые, бочоночные, проходные, опорные и литыещелевидные. Эти конденсаторы высокостабильные, с малыми потерями и дешевые.

Например:                               КТ( трубчатый );

/>КД ( дисковый );

КМ-6 ( малогабаритный).

Стеклянные.

В качестве диэлектрикаиспользуется стекло, удельная емкость выше чем у слюдяных. Они дёшевы,малогабаритны и стабильны, с высокой электрической прочностью.

Например:                               КС

                                                К21-5.

Стекляннокерамические.

Диэлектрик – этостекло смешанное с керамикой, для увеличения e.

Например:                               СКМ;

                                                К22-5.

Пленочные.

Диэлектрик – этосинтетическая пленка с фольговым или металлизированными обкладками. В качестведиэлектрика используются органические полярные ( большие потери ) и неполярные( малые потери ) диэлектрики.

Например:                               ПСО( полистирольные ) – полистирол плавится при низкой температуре;

                                                К70-6;

                                                ФТ( фторопластовые );

                                                К72-2;

                                                К73-3( лавсановые – полярный диэлектрик ).

Оксидные.

В качестве диэлектрикаприменяется пленка окисла металла. В качестве пленок используются окислытантала, ниобия или алюминия. Все эти конденсаторы полярные.

Разновидности:       оксидныеэлектролитические алюминиевые;

                                                оксидныеэлектролитические танталовые ( ниобиевые );

                                                объемно-пористые;

                                                оксидныеполупроводниковые.

Для увеличения площадиобкладок используется травление фольги.

Например:               К50-3( К50-6 ).

e у танталового окисла в 2.5 раза больше, чем у окислаалюминия, следовательно, меньшие габариты, дорогие, стабильные, но с малымрабочим напряжением. У ниобия e больше в 5 раз, чем у алюминия,но он дороже тантала.

Например:               К51-3( танталовый ).

Объемно-пористыеконденсаторы чаше всего танталовые, представляют собой пористое тело станталом, залитое электролитом, следовательно, большая емкость.

У оксидныхполупроводниковых диэлектриков электролит заменен полупроводником, здесь нетпроблем с испарением электролита, что увеличивает стабильность. Они выпускаютсяалюминиевые, танталовые и ниобиевые.

Например:                               К53-8;

                                                К53-4;

                                                К53-1.

 

Катушки индуктивности.


1.Катушкииндуктивности – это элементэлектронной аппаратуры, функционирование которого определяется эффектомвзаимодействия электрических и магнитных полей.

Такой эффект позволяетсоздать элемент имеющий реактивное сопротивление переменному току и неоказывающий сопротивление постоянному току.

Классификация катушек индуктивности.

 

1.По постоянству значения индуктивности.

-    перестраиваемые (вариометр);

-    подстраиваемые;

-    не перестраиваемые;

2.По конструкции.

-    каркасные;

-    бескаркасные;

-    однослойные;

-    многослойные;

-  экранированные;

-    неэкранированные;

-    с сердечником;

-    без сердечника;

-    цилиндрические;

-    кольцевые;

-    броневые;

-    спиральные;

Условно графические обозначения.

 

Катушка индуктивности имеетследующее позиционное обозначение – L.

1.  Катушка индуктивности-                  2.  Если катушка с отводами –

/>

3.Катушка с сердечником:

-    

/> /> /> /> /> /> <td/> /> />
-   магнитодиэлектрическийсердечник;                  ферритовый;

/>

4.Немагнитный материал;

-    />Сердечник с зазором;                                             Вариометр;

/>

-    Подстраиваемая катушка;

/> <td/> />
4. Индуктивная связь:(Точка показывает началообмотки).

-    

/> <td/> />
катушки с общим сердечником;

/>

/> <td/> />
-   катушка с отдельными подстроеннымисердечниками;

Основные параметры катушек индуктивности.

 

Рассмотрим принцип действиякатушек индуктивности. Если через катушку индуктивности пропустить ток, товозникнет переменное магнитное поле, оно хар – ся магнитным потоком Ф, приизменении потока в проводнике возникает ЭДС – самоиндукции,  и она направленапротивоположно основной ЭДС, именно поэтому катушка и оказывает сопротивлениепеременному току – называемое реактивным сопротивлением.

Коэффициентпропорциональности между величиной этого реактивного сопротивления и частотой wпеременного тока  и называется индуктивностью L.

XL= wL

1.Индуктивность L.

а).L= 2l(ln(4l/d)– 1) – индуктивность прямогопроводника.

l – длина;

d – диаметр;

Если l =1м, d = 1мм, то L = 1,2 мкГн.

Для увеличения индуктивностипроводник можно свернуть  в спираль, при этом в магнитном поле созданным каждымвитком оказываются  и другие витки, что соответственно приводит к увеличениюиндуктивности.

б). L - индуктивность однослойной цилиндрической катушки.

L = L0W2 D ; L0 = L0(l/d)

Dдиаметркатушки;

lдлинакатушки;

Для дальнейшего увеличенияиндуктивности в катушку вводят сердечник.

в).Lcиндуктивностькатушки с сердечником.

Lc<sub/>= mэфL;

mэф – эффективная магнитная проницаемость сердечника, котораязависит от начальной магнитной проницаемости и конструкции сердечника.

2.  Допуск на индуктивность.

Допуск не нормируется,требуемая точность (±0,1%)¸(±30%).

Для регулирования в катушкувводят регулировочный сердечник.

3. Добротность Q–характеризует величину потерь (отношение реактивного сопротивления к активномусопротивлению).

Q=wL/rL;

Реальные значения Q – (20¸600).

rL= r0+ Rq + RC + RCL + Rd

r0  - омическое сопротивление катушки;

Rq – сопротивление потерь на вихревые токи;

RC­ – сопротивление потерь в сердечнике;

RCL – сопротивление потерь в собственной емкости;

Rd – сопротивление диэлектрических потерь;

/> <td/> />
4.Собственная емкость CLемкость,измеренная на выводах, ее наличие приводит к ограничению собственной частоты.

2.  Стабильность.

Температурная стабильность — aL= DL/Dt * 1/ L0;

Добротная стабильность — aC = DQ/Dt * 1/ Q0;

Временная стабильность — b= DL/DT * 1/ L0;

Схема замещения катушки.

/>

Особенности катушек индуктивности.

·   Однослойные катушки – они могутбыть с шаговой и рядовой обмоткой, такие катушки обычно используются на высокихчастотах до 100 МГц.

Дляувеличения добротности используют бескаркасные катушки либо выполненные наребристых каркасах.

/> <td/> />
Также для увеличения добротности часто используютсеребрение проводника. Для увеличения стабильности однослойных катушекиспользуют горячую намотку либо воженную намотку, но при этом снижаетсядобротность.

·   Многослойные катушки выполняютрядовой намоткой, произвольной, синусонированной либо универсальной намоткой.

Наличиебольшой собственной емкости ограничивает частоту до 2 МГц. Для увеличениядобротности используют провод  — лицендрат (несколько проводников в жгут и наконце спаиваются).

·   Спиральные катушки  — имеютневысокую добротность, не большая индуктивность.

 

Экранированные катушки индуктивности.

Экран необходим для снижениядействия магнитного поля.

Эффективность экранированияоценивается отношением H в определенной точке пространства с экраном и безэкрана.

Для повышения эффективности экранирования, нужно использовать экраны с меньшим r(экраны с посеребрением). Эффективность увеличится с увеличение толщины стенкиэкрана, она также увеличится с ростом частоты.

Но наличие экрана приведетувеличению собственной емкости и к некоторому уменьшению индуктивности,уменьшению добротности.

Принято использовать  экраныс диаметром: Dэ= 2Dк

Dк – наружный диаметр катушки;

Приэтом L уменьшиться на 15-18%.

ПриDэ= 2,5Dк  — влияние экрана на параметры меньше, в этом случае Lуменьшиться на 5%.

·     Катушки индуктивности ссердечником.

                Сердечникибывают из магнитных и не магнитных материалов.

                Длявысокочастотных катушек используют следующие материалы:

-           магнитодиэлектрики;

-           ферриты;

1. Магнитодиэлектрик– смесь порошка магнитного материала и диэлектрической связки. Такая структурапозволяет снизить потери.

                Видымагнитодиэлектрических сердечников:

- магнетитовые сердечники;

- карбонильные сердечники;

- альсиферовые сердечники;

Такие сердечники имеютвысокую стабильность, малые потери и стоимость.

    Ферритовыесердечники.

-     магнитомягкий феррит (имеет узкуюпетлю гистерезиса);

Используются никель –цинковые и марганце – цинковые ферриты.

Обозначение:

 

2000 Н Н 1;

         В М

    2000 – начальная намагниченность;

ПерваяН – низкочастотные, В – высокочастотные;

   Вторая Н — никель– цинковые, М — марганце – цинковые;

    1 – порядковыйномер разработки;

Немагнитные материалы.

Используется диамагнетик,они имеют m<1. Используются для подстройки индуктивностей.Материал: латунь, алюминий, медь. При таких сердечниках индуктивность идобротность ниже, но они высокостабильные и недорогие.

Показатель любого сердечникаэто  mэф.Эффективная магнитная проницаемость зависит от начальной намагниченности m0  и конструкции (большая илименьшая длина магнитной силовой линии).

Типы сердечников:

-     цилиндрические;

-     кольцевые;

-     броневые;

 Цилиндрические – имеютмалое  mэф, используютсядля подстройки.

Кольцевые – обеспечивают максимальную mэф, малые габариты и малыеполя рассеяния. Недостаток это сложность намотки и подстройки.

Обозначение:

К10 ´6 ´3;

 К – кольцевой;

 10 – наружныйдиаметр (мм);

 6 – внутреннийдиаметр (мм);

 3 – высота (мм);

Броневой -  обладает большой mэф, для увеличения стабильности используют сердечники сзазором.

Обозначение:

Б – 6;

Б – броневой;

6 — наружный диаметр (мм);

СБ – 12а;

Материал – карбонильноежелезо;

а – зазор;

б – нет зазора;

Элементы индикации.

Это устройствапредназначенные для преобразования электрического сигнала в видимоеизображение.

Классификация:

1.    по принципу светоотдачи:

o  пассивные – модуляция световогопотока под действием электрического сигнала, сами не светятся;

o   активные – преобразованиеэлектрической энергии в световую, сами светятся;

ü  по принципу действия:

ü  накаливаемые – свечение раскаленного тела в вакууме;

ü  газоразрядные – свечение газового разряда;

ü  электронно-лучевые – высоковольтнаякатодолюминесценция;

ü  вакуумные катодолюминесцентные – низковольтнаякатодолюминесценция;

ü  электролюминесценция – предпробойнаяэлектролюминесценция;

ü  полупроводниковые или светодиодные – инжекционнаяэлектролюминесценция;

ü  жидкокристаллические индикаторы;

ü  электрохромные индикаторы – изменение цвета поддействием электрического поля

ü  электрофаритические индикаторы – на основе явленияэлектрофореза;

ü  электромеханические индикаторы.

 

Основныепараметры индикаторов:

1.             Эргономическиехарактеристики:

ü  допустимое расстояние наблюдения – L;

ü  высота знака – Н;

L и H завися друг от друга:

/>/>

ü   угол обзора – угол, в пределах которого возможносчитывание информации с индикатора.

2.             Светотехническиехарактеристики:

ü яркость – L – величинаопределяемая силой свет I0,излучаемая единицей поверхности светящегося тела:

/>

ü     контрастность – K –позволяет различить с точки зрения яркости 2-а соседних элемента:

/>

ü освещенность –E –характеризуется световым потоком Ф0, падающим на единицу площадиповерхности:

/>.

Индикатор накаливания.

Разновидности:

-     сегментный индикатор ( нескольконитей накаливания );

-     обычная лампа накаливания;

-     с подсветкой в торец ( каждый знакподсвечивается ).

Достоинства:

-     высокая яркость свечения ( до 5000– 6000 канделл );

-     широкий угол обзора;

-     цветовая гибкость ( широкий спектризлучения );

-     малая стоимость.

Недостатки:

-     малый КПД ( большая часть энергиирасходуется на тепло );

-     наличие стеклянного баллона (блики, хрупкость );

-     выделение тепла.

Газоразрядные индикаторы.

Свечение газовогоразряда, первый индикатор был использован в 1910 г. Рассмотрим ВАХгазоразрядной лампы:

/> — АБ – участок характеризуется, тем что через приборпротекает ток, из-за наличия в газе электронов и ионов, полученных за счетвнешнего космического излучения;

— БВ – участокнасыщения, то есть все носители задействованы в протекании тока;

— ВГ – участокхарактеризуется возникновением заряда, энергии электронов достаточно дляионизации атомов газа, появляются новые носители;

— ГД – участоксамостоятельного газового разряда, лавинообразный процесс;

— ДЕ – участок нормальноготлеющего разряда, на поверхности катода появляется тлеющий разряд;

— ЕЖ – участоканормального тлеющего разряда, весь катод покрыт тлеющим разрядом, рабочийучасток;

— ЖЗ – участокдугового разряда, возникает электрическая дуга.

Участки ВГ и ГД свеченияне дают. Разновидности газоразрядных индикаторов:

o  сигнальные неоновые лампы;

o  цветные люминисцентные индикаторы;

o  индикаторные тиратроны;

o  знаковые индикаторы;

o  шкальные индикаторы;

o  газоразрядные индикаторные панели.

Сигнальные неоновыелампы.

Простейший индикатор:анод и катод, под колпаком неон – добавляется для уменьшения напряжениязажигания. Используются на переменном и постоянном токах ( соблюдая полярность).

Основные параметры: Iраб., Uраб., Uзаж..

Например:

МН-6

ТН-02-2/>

Цветныелюминисцентные индикаторы.

Обычная неоновая лампа– внутри анод с катодом, но внутренняя поверхность баллон покрыта слоемлюминофора. Под действием тлеющего заряда люминофор светиться. Промышленностьювыпускается 4-е цвета.

Достоинства:возможность получения различных цветов, большая равномерность свечения, большийугол обзора.

Недостатки: различныеяркости индикаторов различных цветов, малый срок службы.

Индикаторныетиратроны.

Тиратроны используютсяс токовым и электростатическим управлением. Тиратрон с токовым управлением (недостаток: большая мощность управления):

МТХ-90.

С электростатическимуправлением:

ТХ-4Б.

/>С1 – электрод подготовительного разряда, вызываеттлеющий разряд, но не на катоде, служит для начальной ионизации газа.

С2 – управляющаясетка, она включает индикатор.

Тиратроны снесколькими сетками способны выполнять некоторые логические функции.

Шкальные индикаторы.

Существует дверазновидности: дискретного и аналогового типа.

Аналоговый тип:

/>Использует участок нормального тлеющего разряда. Можемполучить начальную точку  ( за счет малого нароста ) и изменяя ток можнополучать растущий светящийся столб. Для стартовой точки: приближают анод ккатоду или добавляют в этом месте дополнительный электрод.

Дискретный тип:

/>Индикатор с динамическим управлением, первоначальноенапряжение подается на первый анод, возникает свечение напротив этого анода,далее работа происходит в 3 такта:

1. напряжение подаетсяна 1-ю шину, возникает свечение на первом аноде этой шины, так как он ближе кисточнику ионизации;

2. снимаем напряжениена 1-ой шине, подаем на 2-ю шину, горит первый индикатор в этой шине;

3. подается напряжениена 3-ю шину, при снятом напряжении на 2-ой шине.

Большая точностьотображения информации, точность около 1%.

Индикаторы.

 

Индикаторытакже могут быть фигурными и сегментными.

4).Фигурные– это пакет катодов, каждый из катодов имеет форму какого – либо знака,сегментные – это катоды в форме сегментов  — для знаков и букв.

Фигурные– недостаток, каждый знак находится на разной глубине.

 

5.1.  ГИП постоянного тока с внешнейадресацией;

5.2.  ГИП постоянного тока ссамосканированием;

5.3.  ГИП переменного тока сзапоминанием;

1).

1.    />Металлические электроды напыленные на внутреннююповерхность пластины.

2.    Стеклянная пластина.

3.    Перфорированная матрица, наперекрестии анода и катода отверстия, внутри газ.

НедостатокГИП – это большая инерционность, отсутствие внутренней памяти, сложностьуправления.

/>

2).

1.    Стеклянная пластина с анодамииндикации.

2.    Перфорированная  диэлектрическаяматрица.

3.    Катоды сканирования.

4.    Катод сброса.

5.    Проволочные катоды сканирования.

Катодыобъедены в три группы, на электрод 5  — напряжение подается постоянно.

Циклработы:

1.    Подача напряжения на катод сброса,возникает газовый разряд под катодом сброса.

2.    Напряжение на первую группукатодов, при этом разряд перемещается от первого катода первой группы.

3.    Напряжение на вторую группукатодов.

4.    Напряжение на третью группукатодов.

5.    Повторение со второго пункта, покане дойдет до конца панели.

Дляполучения изображения нужно в нужный такт подать напряжение на аноды.

Здесьповышается быстродействие из – за дежурного разряда, упрощается аппаратноеуправление, но нет памяти.

3).В ГИП переменного тока с запоминанием, катод и анод наносятся на наружный слойстекла.

 

/>Эквивалентная схема одной ячейки.

СГ– емкость газа;

Сд– емкость диэлектрика;

Амплитудаимпульса Е меньше напряжения зажигания, для того чтобы зажечь ячейку подаетсяподжигающий импульс  с  амплитудой достаточной для зажигания ячейки, емкость  СГ закорачивает, а емкость Сд  заряжается, Uпод  — заканчивается ячейка гаснет. После этого приходитимпульс противоположной полярности – его сумма с напряжением на Сд  -и этой суммы достаточно для зажигания ячейки – ячейка светится.

/>Ячейка будет светится долго, для ее гашения подаетсягасящий импульс UГАС, импульспрошедший после него погасит ячейку.


Катодолюминесцентные индикаторы.

/>Конструкция:

Каждыйанод покрывается люминофором, сетка это разрешающий электрод.

Такиеиндикаторы обладают высокой яркостью свечения: 300 – 700 Кд/м2.

Обычноэто знаковые индикаторы сегментного типа, либо шкальные индикаторы, либомногоразрядные индикаторы (иногда их делают с динамическим управлением – одинкатод, сетка и сегменты знаков объединены).

       Полицветныеиндикаторы – аноды сделаны в виде точек, которые светятся разными цветами.

Электронно-лучевые индикаторы.

 

/>Основаны на явлении высоковольтной катодолюминисценции,люминофор светится при высоких энергиях   электронов. Выпускают монохромные ицветные индикаторы.

       Катод К  — либо прямого, либо косвенногоканала (с подогревом).

/>М – модулятор, на него подаетсяположительное напряжение, через модулятор пройдут только те электроны, которыелетят с нужным вектором скорости, модулятор служит также для регулировкияркости.

УФ иФЭ  -это ускоряющая и фокусирующая электронная линзы.

Для формирования изображения используется отклоняющаясистема ОС, электростатического или  электромагнитного типа. Сам экранпокрыт слоем люминофора, с некоторым послесвечением.

Цветные индикаторы, разновидности:

-    с дискретной структуройлюминофорного экрана;

-    с энергетическим переключениемцветов;

-    с внешним переключением цветов;

1.    Индикаторы с дискретной структуройлюминофорного экрана делятся:

·         с дельтовидным расположениемпушек ( красная, зеленая, синяя). Экран покрыт люминофором трех разных цветов,перед экраном имеется маска напротив каждой триады – для точной фокусировкилуча.

·        с  планарным расположением электронных пушек. Экран покрывают полосами, маска кинескопа имеет щелевидныеотверстия, размер отверстия больше (больше яркость без потерь качества).

·      Одна электронная пушка (с индекснымлюминофором, на экран наносится 4 полосы, одна из которых индексная).

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике