电气电子教程正文资料汇编.docx
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电气电子教程正文资料汇编
1.机电一体概论
1-1什么叫机电一体
检测
随着动力机械的发展,极大地减轻了
人们的劳动强度。
如果是这样的话,那么,
谁都会认为,把必须由人来进行“控制”
的部分,哪怕是一点儿,让机械来承担,‖
那人的工作岂不是更加轻松吗?
要实现
这个梦想,那就是机电一体。
机电一体是机械(机械:
Machanism)
与电子(电子:
Electronics)的复合词,是
指把机械与电子组合在一起的电子机械装+
置。
机电一体与以前用电来开动的机器有
着根本的不同,这就在于它是利用电子技
术进行高度的自动控制。
也就是说,它内
装有微型电子计算机(微处理器),能检测
信息,具有做出判断,下达命令,直到动
作都能自行处理,我们将这种功能将称作
机电一体,它有别于电动机械。
当然,虽说是机电一体,可是为了判
断信息的基础数据,则还是要事先由人来
提供,维护也需要由人来进行。
但是,说
到实际操作,人们正在不断地开发只需
“按”一下开关就OK的轻松工作的机器。
1-2建筑机械的机电一体化
建筑机械的机电一体化是从60年代中期逐渐开始实现的,特别是近年来各制造厂家都在积极地开展机电一体化的研究。
但是,与车辆电子设备的发展比较,它还处于很不够的状态。
如果把“非常好的机电一体”应用在建筑机械上,那么会发生什么样的“好事情”呢?
在现场,我们就让人最为担心的问题作了一番思考。
机电一体的优点
1.自动化→人在安全的场所中尽可能地进行轻松的作业!
——
人们能在轻松、安全、低成本条件下完成许多困难的工作。
在全自动运转、远距离操作下能安全地进行操作。
2.节约能源→以低燃料费而增加作业量可很好地获利!
能够节约能源,实现大作业量。
3.提高操作性→无论是谁都能发挥熟练者的本领!
能够进行要求像机器那样正确性的作业。
4.提高安全性→由机器自身来遵守人与机器的统一!
能够进行现场的安全与机器的管理。
————
2.电气理论
2-1电压•电流•电阻
水泵能够把水从水面吸往高处,再
水泵
(水压)
将吸上来的水落下并使水车转动。
关于
电的流动,也可以说与泵的道理是一样
的。
泵具有吸水的力和压出水的力。
这种
力被叫做水压。
电压
同样,把压出电力叫做电压,而
把相当于水的流量的力叫做电流。
压
出水的一侧,也就是压出电流的一侧
叫正电、而受电的一侧被称作负电。
挤压出泵里的水的力(电压),
即使是相同的,但只要安装在该水龙
头管头上的软管细长,水量(电流)
就会变少。
由此弄清了它具有遮挡水
流的阻力。
而在电的领域中,却是把
阻断电流的力叫做电阻。
泵
电压
水量
电流
软管
电阻
水车
小灯泡
右图所示是用电阻限制电流,而
与水车所不同的是点亮了灯泡。
此外,把通电的物质叫做导体。
2-2单位和数字
名称
量的记号
单位名称
单位记号
电压
V
或
E
伏特
毫伏
千伏
V
mV(10-3V)
kV(1000V)
电流
I
安培
毫安
微安
A
mA(10-3A)
μA(10-6A)
电阻
R
欧姆
千欧
兆欧
Ω
kΩ(1000Ω)
MΩ(1000kΩ)
功率
P
瓦特
毫瓦
千瓦
W
mW(10-3W)
kW(1000w)
电压有单位。
人们家庭所用灯线的电压是110V,而一个干电池的电压是1.5V。
我想这是人所皆知的。
这个V字记号是取“V01t”的词头,叫做伏(特)。
其单位名称则由来于发明伏打(Volta)电池的意大利科学家阿莱斯桑德洛沃尔特(AlesSandroVolta)。
电流、电阻同样被赋予了单位。
电流为A(安培)、电阻为Ω(欧姆),均取名于人名。
文字
叫法
数值
G
千兆
109
M
兆
106
k
千
103
m
毫
10-3
μ
微
10-6
n
毫微
10-9
p
微微
10-12
为了表示电压、电流、电阻的大小,
在单位的前面要加上数字。
比如,110V、
1.5V、1A、10A、100Ω、560Ω。
另外,
有时还在各自单位的前面写上M、k、m、
n等文字。
这些文字代表着数字,比如,
写作1kΩ时,就表示是1000Ω。
从现在开始,将要不断地出现一些记
号和专业术语,请牢牢地记住它们各自的
意思。
2-3欧姆定律
欧姆定律
电压=电流×电阻
在前面已讲到的电压、电流与电阻之
间,即使说到电气规律的神奇,也存在着
重要的欧姆定律。
假如,电压=V(V)、电流=I(A)、
电阻=R(Ω),那么就能构成右表所列的
3种公式。
根据这些公式,只要从V、I、R中决定出
(1)V=I×R
(2)I=V÷R
(3)R=V÷I
2种的值,另外1种值就可通过计算而求得。
但是,电阻值是随着电流的大小而发生变化的特殊导体。
(如非线性电阻、热敏电阻等。
)并且,即使是普通的导体,视温度不同,虽只是一点点差异,但电阻值仍然要发生变化。
实习:
欧姆定律
①请将100Ω的电阻和直流电流表串联连接在10V的电源上,并读取电流值。
已被欧姆定律证实。
计算值与电流表的读数之所以有一些差异,那是电压、电阻的误差以及配线电阻的关系所致。
②请按图示把100Ω的电阻和电流表连接在另外的稳压装置(经过隐藏的电压表)上,读取电流值,并使用欧姆定律求出电压值。
③请把100Ω的电阻和经过隐藏的电阻以及电流表串联连接到10V的电源上,并使用欧姆定律求出隐藏的电阻值。
006P
2-4提供电压的物品
1)干电池的种类
通常在家庭中所使用的是100V的交流电。
而在
电子电路中却普遍使用直流电源。
作为提供直流电
压的物品,有电池、整流电源和稳定电源等。
下面,
就人们经常所使用的干电池作为中心话题来加以说
明。
干电池分为1号(UM1)、2号(UM2)、3号
(UM3)、4号(UM4)和5号(UM5),电压全部
都是1.5V~1.6V。
而图示中的006P则为9V的方
形干电池。
在1~5号干电池中,1号可以读出最多
的电流,图体也会变大。
006P的干电池,虽然电压
高达9V,但消耗快、寿命短。
最近,各式各样的钮扣式电池和氦电池已在市
面销售。
2)新的干电池和旧的干电池
众所周知,把新的干电池连接到小灯泡上,并能
使其发亮。
但是,使用旧的干电池则只能发出微弱的
暗光。
那为什么旧的干电池发出的是微弱的暗光呢?
这是因为电池的电压下降的缘故所致。
一旦内部电阻
增大,不用说,从干电池中能输出的电流也就会变小。
内部电阻
排出的电流
新的干电池
小
大
旧的干电池
大
小
实际的内阻(新干电池)1号≒0.2Ω,
3号≒Ω.3Ω。
2-5干电池的连接
1)串联连接
假如使用1.5V的干电池,在想要输出最高的电压时,该怎么办为好呢?
这时,串联连接干电池。
什么是干电池的串联连接?
就是把电池的正极连接到另一个干电池的负极上。
在想要获得更高的电压时,可进一步串联连接更多的干电池。
必须注意的是,当串联连接时,出现于两端的电压,达到了各自干电池电压的和,从而变成3V、4.5V和6V这样一种状态。
串联连接
2)并联连接
例如,在想用电压1.5V的干电池输出较大的电流时,或想延长干电池的使用寿命时,就可以采取并联连接。
并联连接
2-6干电池的检验方法
干电池的检验方法
电池检验量程
干电池是新是旧?
只用眼看是看不出来的,所以要用万用表(电路检测器)进行检验。
那也是在直流电压的量程(range)内,只是测量电压而已。
如果不行,则要使用蓄电池的检验量程(range)。
那是为什么呢?
那是因为在干电池内有内阻之故。
在万用表的直流电压量程中,只有微弱的电流流动,无论内阻大或小,干电池两端的电压有时仍会显示出接近1.5V的电压。
2-7蓄电池
蓄电池,也叫二次电池,使用铅电池。
(一次电池是不能充电的干电池。
)蓄电池由电池槽、极板、隔板、电池槽盖和电解液等组成。
虽然蓄电池内含有各种物品,但通常使用以铅和二氧化铅物质为主体的极板,把电解液作为稀硫酸的铅电池已得到广泛采用。
下面就对此作一说明。
接线端子
电池槽中被分隔成几个小室,在每个
小室中交替放入阳极板和阴极板,并把同
一室中的相同极板连接起来。
这种极板越
多越易蓄电。
阳极板是在铅合金的格栅上
涂有过氧化铅,而阴极板则是在格栅上涂
上了海绵状的铅。
在极板与极板之间插入
有隔板。
一个小室只放一块电池,我们把
它叫做单电池。
因为单电池大约会产生
2.1伏(特)的电,所以串联连接并能得
到所需的电压。
当把+和-极的接头连接到灯泡或电机上时,蓄电池的极板,阳极板的过氧化铅、阴极的铅就会一点一点地变化成硫酸铅。
由此产生电,电就会流向灯泡或电机。
此时,极板是耗费电解液中的硫酸成分而发生变化的。
因此,随着极板变化的进行,电解液中的硫酸减少
放电量%
,取而代之的是水在增加,只要测定一下电
解液的比重,就会明白放电的状况。
在完全充电时,电解液的比重
为1.26的蓄电池(实线)的情况
下,如果放一半的电,那么比重就
变成1.06,而在完全放电的比重为
28的蓄电池的情况下,则为图示
虚线所示。
在JIS中,把完全充电
的比重分为1.28(寒冷地区用、1.26
(温带地区用)、1.24(热带地区用)
3个种类。
但在日本国内,通常使用的
是1.26的比重。
放电应不至损伤蓄电
池。
实际上,如果比重降到1.20时,
就会变成充电。
上述的比重所示为20℃时的情况,其它时候的比重应换算成
20℃。
比重是温度越低变得越大,每1℃温度平均相差0.0007。
2-8电阻产生的电压、电流的分离
1)电压的分离
如果串联连接2根相同值的电阻(100Ω),加上12V的电压,根据欧姆定律,则变成12V÷200Ω﹦0.06A﹦60mA,2根同值电阻共计60mA的电流流动。
(200Ω是合成电阻值。
)
因此,1根电阻消耗的电压为0.06A×100Ω﹦6V,而通过2根电阻按平均6V就能分离12V的总电压。
实习:
电阻产生的电压的分离
②为了点亮LED(发光二极管),则需要使2V、10mA的电流流动如果直接把LED连接到12V的电源上的话,那么,LED就会被烧毁。
因此,如果通过1KΩ的电阻来耗费10V(1000Ω×0.01A﹦10V)电压的话,就能很漂亮地将LED点亮。
① 合成电阻为68Ω﹢100Ω﹢150Ω﹦318Ω,根据欧姆定律,则成为:
电流﹦12V÷318Ω≒0.038A﹦38mA。
由于该38mA是所有电阻流动的电流值,因此,如果使用欧姆定律来计算电阻×电流的话,那么就能在3个电阻中求出各自耗费的电压。
由此,12V的电压通过3个电阻被分离成2.5V,3.8V和5.7V的不同电压。
白色经色、黄色、绿色
③把5V的电源连接到1KΩ电位器(可
变电阻)两端的支脚上,并在中央的支
脚与GND侧的支脚之间,边测定电压边
转动电位器(Volume)的轴,一旦移动
电刷的位置,就能得到0V~5V的输出
电压。
这件事也可以说是由电位器来进
行无级的电压分离。
2)电流的分离
如果并联连接2根相同值的电阻(100Ω),加上12V的电压,那么在各自的电阻上就会有12V的电压产生作用,此时,电压并没有被分离。
另外,根据欧姆定律,构成12V÷50Ω﹦0.24A﹦240mA,在进行分路之前,通过电阻有240mA的电流流动。
(50Ω是合成电阻值。
)
因为每根电阻的电流值为:
12V÷100Ω﹦0.12A﹦120mA,所以240mA的电流被平均分离成120mA。
3.计测仪器
V·Ω二极管测试引入测量接线端子
3-1数字万用表
测定准备
(1)当把电源置于ON位置时,
到液晶显示器显示出数字之前,要
稍微花费点时间,显示出现时所有
灯泡同时点亮。
(2)BT标识灯亮时,内装电
池已经消耗,请更换电池。
(3)把红色的试验导线连接在
V·Ω端子、μA·mA端子、20
A端子上,而把黑色的试验导线连
接在―COM端子上。
断开自动功率
在固定电源开关后约30分钟
左右,电源会被自动切断。
(但是,
在已断开电源开关的状态下,在放置
3个小时以上之后,再接通电源开关
时,约1小时左右,电源会被自动切
断。
)当要再次使用时,请先切断(OFF)
电源开关,然后再次接通(ON)电源。
(说明):
在长时间保管不用的情况
下,请将电源开关置于“OFF”位置。
V(电压测定)
把功能开关置于“V”的位置。
使用DC/AC开关选择直流测定或是交流测定。
采用交流测定时,显示器上会表示出“AC”标记。
把试验导线连接在“―COM”端子和“V”端子上。
在DC200mV量程(range)中,试验导线呈开启状态,可表示任意的数值。
而且,一旦外部感应大,就会进行过载警告(蜂鸣器声音等),虽然曾经有过重复提高、降低量程的事,但这是因为输入电阻在大约100MΩ以上时而发生的现象,所以不是异常。
20A量程测定
把功能开关置于“20A”的位置。
使用DC/AC开关来选择直流测定或是交流测定。
采用交流测定时,显示器上会表示出“AC”标记。
把试验导线连接到“―COM”端子和“20A”端子上。
请参照“20A接头”一项的说明。
200mA·20mA·2mA·200μA量程测定
把功能开关固定在希望的电流测定量程上。
用DC/AC开关来选择直流测定或是交流测定。
采用交流测定时,显示器上会表示出“AC”标记。
把试验导线连接在“―COM”端子和“μA·mA”端子上。
请参照“电路保护保险丝”一项。
在200μA量程中,不会出现单位记号。
DATAHOLD开关
在想要保持显示值的情况下按此开关。
在保持显示值时,显示器上会表示出“DH”标记。
要解除时,或按数据保持开关,或转换功能开关。
此时,显示器上的“DH”标记消失。
RANGEHOLD和手动开关
在已按下RANGE开关时的使用量程被保持。
在想要用手动操作进行使用时,使用此开关。
其操作方法是按下开关,边看表示(小数点、单位)边选择正确的量程。
此时,显示器上会表示出“MANU”标记。
在想要返回超量程动作时,或连续按动该开关,或转换功能开关。
此时,显示器上的“MANU”标记消失。
该开关只在有复数量程的“V·Ω”测定时使用。
Ω(电阻测定)
把功能开关置于“Ω”的位置。
把试验导线连接在“―COM”端子和“Ω”端子上。
如果让试验导线短路,那么在200Ω量程中会留下3个计数。
请减去残留计数。
在高电阻测定中,有时容易受到外部噪音的影响,数值会不稳定。
此时,请屏蔽被测定物。
测定电压大约为0.43V,因为比较低,所以可以采用不闭合电路测定。
(导通检验)
把功能开关置于“
”的位置。
把试验导线连接在“―COM”接头和“
”接头上。
如果将试验导线短路的话,那么,蜂鸣器就会发出声音,表示为“000KΩ”。
蜂鸣器大约在400Ω以下就会发出声音。
测定电压大约为0.43V,因为比较低,所以可以采用不闭合电路进行检验。
(二极管检验)
把功能开关置于“
”的位置。
把黑色的试验导线连接在“―COM”端子上,把红色的试验导线连接在“
”端子上。
如果把黑色试验导线连接在二极管的阴极一侧,把红色试验导线连接在阳极一侧的话,则表示为正向电压下降。
如果进行反向连接的话,那么,在取下试验导线时,则会示出大致相同的值。
过载警告
在进行“V(DC1000V·AC750V除外)·200mA·20mA·2mA·200μA”测定时,在增加过载输入的情况下,蜂鸣器和显示器都会发出警告。
蜂鸣器发出“噼噼、噼噼┉”断续地鸣叫声,显示器则在最上位以“1000”的数字闪烁。
在“V”测定中,在超量程动作的情况下,每次提高量程都会进行过载警告,直到达到最佳量程,才进行该动作。
超量程动作
一旦投入电源,就会自动地设定超量程动作。
该功能只在有复数量程的“V·Ω”测定时动作,并自动地选择符合于所测定的值的量程。
如果表示超过“1999”计数,那么就要提高量程,如果表示在“180”计数以下,则要降低量程。
△20A端子
这是只在进行“20A”量程测定时使用的测定端子。
在“20A”端子上没有保险丝之类的保护电路,因为是按0.01Ω与“―COM”端子进行连接,所以,如果错误地直接外加大容量的电源的话,就会变成短路状态,让大电流流经试验导线是相当危险的。
为了避免误操作而造成的危险,在“20A”量程中的测定,请只在已通过20A以下的断路器等的电路上使用。
此外,假如接点电阻大,则会发热,有时还会损坏表本体。
因此,请在大约30秒左右的测定时间内进行。
电池消耗表示
在显示器上示出“BT”标记时,电池容量变少了,此时请更换电池。
△测定上的注意点
·请绝对避免增加过大输入。
根据量程不同,可以增加输入端的最大允许输入亦有所不同。
如果增加比最大允许输入电压、电流更大的电压、电流的话,那么,不仅会失去准确度,而且,有时还会造成主机损坏,或给测定人员带来危险。
因此,希望应加以特别注意。
·请必须使用专用的试验导线。
·如果是在发生杂音装置附近使用的话,其表示有时会不稳定或表示不正确。
·在20A量程下的测定中,因发热等关系的缘故,请在短时间内(大约30秒钟内)进行测定。
·因为不会出现200μA量程下的单位记录,所以必须加以注意。
·关于在有感应电压、浪涌电压发生时(电机等)的测定
即使是最高使用电压以内的线路测定,一旦因感应物而引起的感应起电压、浪涌电压等超过了最高使用电压,有时就会损坏主体。
因此,请不要使用。
·由于形状记忆合金试验插头的顶端呈锐角形状,因此在操作时请加以充分注
意。
·在MΩ量程的测定中,到达显示稳定需要花费一定的时间。
·在测定叠加在直流电压上的交流电压时,请把防止直流用的电容器(0.1μF左右)插入输入端进行测定。
·在高电压电路的电流测定中,由于与产品的耐电压有关,带有危险,因此请加以充分注意。
·当把电压增加到最大容许输入时,根据测定功能及量程的不同,有时表示会消失。
这时,应解除输入,稍等一会儿并会自然复原。
·在进行电压测定时,如果是以超量程测定600V以上(或200mV、2V、20V量程、600W以上)的话,显然会暂时地出现
标记的表示,但这不是不良。
电路保护保险丝
·在200mA·20mA·2mA·200μA测定中,在过电流流动的情况下,保险丝会熔断以保护电路。
·更换保险丝时,拧松后盖的1颗螺钉,取下后盖。
撬开位于“20A”端子旁边的保险丝的金属凹口部分取出保险丝。
·更换保险丝时,请将保险丝正确地压入固定槽内。
保险丝的额定值为0.5A
/250V(φ5.2mm,长20mm),更换时,请必须使用相同额定值的保险丝。
3-2示波器(2H………双显影式)
各旋钮开关的名称及功能
(1)CRT控制部对〇符号的主要部位进行说明。
POWER
电源开关:
电源一接通,②的灯亮。
X
INPUT
CH1输入后插销:
通过BNC电缆或者探针(probe)来增加想用CH1进
观测的信号。
X
INPUT
CH2输入插销:
增加想用CH2来进行观测的信号。
AC-GND-DC
CH1输入连接选择:
根据输入信号的成分来进行电容器连接等,则比较
AC-GND-DC
易进行观测。
CH2输入连接选择:
请参照第⑧项。
VOLTS/DIV
CH1输入衰减器:
衰减输入信号,作为在管面上容易观测的振幅。
VOLTS/DIV
CH2输入衰减器:
请参照第⑨项。
CH1垂直位置调节:
可以上下移动已被输入到CH1中的信号波形。
POLARITY
CH2垂直位置调节/极性切换:
在可以上下移动已被输入到CH2中的信号波形的同时,还能通过拉提旋钮而使极性逆转。
TIME/DIV
水平扫描时间切换:
利用该切换,就可以通过从0.5秒/DIV到最高0.2μ秒/DIV经过校正的时间来选择管面上从左至右扫描的速度。
4.电器元件及其动作
4-1电阻
1)什么是电阻
石英玻璃
锗
导体
半导体
绝缘体
物质的电阻率(Ωcm)
铁和铜
碳精电板
白金和铅
黄铁矿
硅
硒
大理石
酚醛树脂肪
云母金刚石
橡胶
一提到导体,就会给人一种没有电阻,电流能自由流动的印象。
但是,导体必定是具有电阻的,根据种类不同而有大有小。
在金属中,虽然银的电阻最小,但是它是高价商品,因此,电阻较小的铜被作为电线材料得到广泛使用。
用于电热器的镍鉻耐热合金线,既是金属又是导体,但是其电阻值在相同尺寸、相同粗度条件下,却是银的70倍。
除金属以外,碳也是一种比较导电的物质,所以进入到了导体的同类中。
如此一来,请记住,导体也是具有电阻的。
2)电阻的长度和粗度
细而长(阻力大)
导体的电阻,其导体的长度越长电阻越大,而截面积越大电阻越小。
这让我想起了泵和软管的故事,以此为例,我想是容易理解的。
粗而短(阻力小)
3)电阻的串联、并联连接
(1)串联连接
在前面已作过说明,以
作为电阻的电路符号。
如果串联连接这个电阻,那会怎么样呢?
如果将2根电阻值分别为20Ω进行串联连接,那么,总电阻值就会变成2根电阻值的和40Ω。
那么,
电阻值﹦20Ω﹢20Ω﹦40Ω
电阻通过串联连接而使电阻值增大。
其理由是因为电流通过很长的软管而受到了限制。
串联连接电阻时的计算公式
(2)并联连接
这次,我们把串联时用过的电阻,试着进行了并联连接。
于是,总电阻值就变成了10Ω。
总电阻值为10Ω
10Ω=
这样一来,当并联连接电阻时,整个电阻值就变小了,形成一种可流动的大电流状态。
这件事如果以软管为例的话,可以认为是增加了使水流动的软管。
并联连接电阻时的计算公式。
②实心电阻
3)电阻器的种类
作为电阻使用的元件有固定电阻和可变电阻两种。
(1)固定电阻
固定电阻决定电阻值,用数字或颜色表示。
①碳膜电阻---------使用得最多
固②实心电阻---------频率特性好
定③绕线电阻------稳定、可靠性高
电④空心电阻-------可使大电流流动
阻⑤金属膜电阻-精度高、温度特性好
⑥氧化金属膜电阻----耐热性很好
⑦胶合(cement)电阻---电流容量大
③缆线电阻
⑥氧化金属膜电阻
④空心电阻
⑦胶合电阻
⑤金属膜电阻
镍铬耐热合金线
铸型封装型
角板型
圆筒型
第三色带
(2)色标的读法
第二色带
第四色带
在固定电阻上,有的是用颜色来指示电阻值和误差。
第一色带
.从左端起,依次为第一色带、第二色带。
。
。
。
。
所谓误差,是指即使与所指示的电阻值有些差异,但也在所允许范围内。
也就是,一说到±10﹪的误差,即在比所指示的电阻值或高10﹪、或低10﹪之间具有实际的电阻值之意。
固定电阻的色标色标的记忆方法
色带
色名
第一
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