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稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性见图1,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
2.4.2稳压管的工作原理
稳压管也是一种晶体二极管,它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。把这种类型的二极管称为稳压管,以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。稳压管反向击穿后,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性,稳压管在电路中能起稳压作用。因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。其伏安特性见稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
2.5 发光二极管
2.5.1 发光二极管的定义及分类
定义:
发光二极管简称为LED。由镓(GA)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。 分类:
发光二极管可以分为普通单色二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制性发光二极管、红外发光二极管、和负组发光二极管等。
2.5.2 发光二极管的原理
发光二极管是特殊的二极管。和普通的二极管一样,发光二极管是由半导
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体 芯片组成,这些半导体材料会预先通过注入或参杂等工艺以产生PN结结构,与其他二极管一样,发光二极管中电流可以轻易的从P极(阳极)流向N极(阴极),而相反方向则不能,两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向PN结。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的形式释放出能量。
2.6 电导传感器
2.6.1 电导电极
(1)工作原理
电导电极是电导率仪的测量元件,电导电极与电导率仪配套使用测量电解质溶液的电导率或作电导的定用。
电导电极也叫电导池,它以两块大小相同的铂金片为极板,平行的镶嵌在玻璃上,从铂片上引出两根导线。当电极一定时,电极片截面积和电极间距离固定不变。
将电导电极插入溶液,当两级间有电位差时,溶液中的离子产生有秩序的运动,因而溶液具有导电作用。电解质溶液的导电能力用电导来表示,而电导是溶液在电导电极间的电阻的倒数,通过电导电极所测得的正是溶液的电导值。根据欧姆定律,当温度一定时,电导值与溶液电导率、电极片截面积成正比、与电极间距离成反比。
G=K·A/L=K/J
其中G为溶液电导值;
K为溶液电导率,是电阻率的倒数; A为电极的截面积 cm2; L为两极片间距离,cm; J为电导池常数,J=L/A, cm?1。 (2)主要性能指标如表2-1所示:
表2-1电导电极的主要性能指标 名称 钛合金电极 光亮电极 光亮电极 铂黑电极 铂黑电极 铂黑电极 型号 — DJS-0.1 DJS-1 DJS-1 DJS-10 260 电导池常数 0.1或0.01 0.1 1?0.2 1?0.2 10?2 1?0.2 11
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专用 — 0.1或0.01 (3)适用范围 电导电极适用于各种型号的电导率仪配套测量电解质溶液的电导值。广泛应用于电厂、环保、制药及科研部门。
2.6.2 电导率仪
(1)工作原理
电导率仪是测量电解质溶液电导率的二次仪表,电导率仪将电导池产生的电导信号转化并放大为电信号,通过表头或数码管指示出来。
(2)它的分类
电导池信号转变为电信号通过多种方式得到,总体分为三大类: ①采用交流分压原理。 ②采用电流测量原理。 ③采用交流电桥原理。
2.6.3 电导传感器的工作原理
传感器通过电极之间的电流来测量溶液导电的能力。在溶液中,电流通过离子来传输。所以,溶液离子浓度越高导电能力就越强。
电极可根据检测水位的要求进行升降调节,它实际上是一个导电性的检测电路。当水位低于检测电极时,两电极间呈绝缘状态,检测电路没有电流流过,传感器输出电压为0.假如水位上升到与两检知电极端都接触时,由于水有一定的导电性,因此测量电路中有电流流过,指示电路中的显示仪表就会发生偏转,同时在限流电阻两端有电压输出。人们通过仪表或输出电压便得知水位已达到预定的高度了。如果把输出电压和控制电路连接起来,便可对供水系统进行自动控制。
2.7 电解电容
2.7.1 电解电容的概念
电解电容是电容的一种,介质有电解液,涂层有极性,分正负,不可接错。电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。
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2.7.2 电解电容的原理
电解电容器通常是由金属箔(铝/钽)作为正电极,金属箔的绝缘氧化层(氧化铝/钽五氧化物)作为电介质,电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液(液态电解质)的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成;钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极(注意和电介质区分),电解电容器因而得名。
2.7.3 电解电容在电路中的作用
1、滤波作用,在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中,为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化,所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容。由于大容量的电解电容一般具有一定的电感,对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除,故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容,以滤除高频及脉冲干扰。
2、耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合。为了防止信号中韵低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容。
2.7.4 电解电容的使用注意事项
1、电解电容由于有正负极性,因此在电路中使用时不能颠倒联接。在电源电路中,输出正电压时电解电容的正极接电源输出端,负极接地,输出负电压时则负极接输出端,正极接地.当电源电路中的滤波电容极性接反时,因电容的滤波作用大大降低,一方面引起电源输出电压波动,另一方面又因反向通电使此时相当于一个电阻的电解电容发热.当反向电压超过某值时,电容的反向漏电电阻将变得很小,这样通电工作不久,即可使电容因过热而炸裂损坏。
2、加在电解电容两端的电压不能超过其允许工作电压,在设计实际电路时应根据具体情况留有一定的余量,在设计稳压电源的滤波电容时,如果交流电源电压为220~时变压器次级的整流电压可达22V,此时选择耐压为25V的电解电容一般可以满足要求.但是,假如交流电源电压波动很大且有可能上升到250V以
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上时,最好选择耐压30V以上的电解电容。
3、电解电容在电路中不应靠近大功率发热元件,以防因受热而使电解液加速干涸。
4、对于有正负极性的信号的滤波,可采取两个电解电容同极性串联的方法,当作一个无极性的电容。
2.8 蜂鸣器
2.8.1 蜂鸣器的基本概念
(1)蜂鸣器的介绍
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
(2)蜂鸣器的分类
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 (3)蜂鸣器的电路图形符号
蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。
2.8.2 蜂鸣器的结构原理
(1)压电式蜂鸣器:压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。
多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极,经极化和老化处理后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
(2)电磁式蜂鸣器:电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。
接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。
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