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图2-10 内部结构图 图2-11 NPN型三极管电流方向
当B点电位高于E点电位零点七伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于B点电位几伏时，集电结处于反偏状态。
三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。
三极管在饱和导通(发射结和集电结都是正偏置)时，其CE极间电压很小，
比PN结的导通电压还要低(硅管在0.5V以下)，CE极间相当“短路”，即呈“开”的状态。
三极管在截止状态(发射结、集电结都是反偏置)时，其CE极间的电流极小(硅管基本上量不到)，相当于“断开(即‘关’)”的状态。
三极管开关电路的特点是开关速度极快，远远比机械开关快；没有机械接点，不产生电火花；开关的控制灵敏，对控制信号的要求低；导通时开关的电压降比机械开关大，关断时开关的漏电流比机械开关大；不宜直接用于高电压、强电流的控制。
NPN型是串连在电机与地之间，其中C接正E接地。这样接类似于一个开关。当B极没有控制电压时，CE是断开的电机也是不转的，反之B极有控制电压时，CE是导通的，电机形成回路转动。
PNP型是反向导通的接法是E接正C接地。
2.6 直流电动机
如果直流电机的转子不用原动机拖动，而把它的电刷A、B接在电压为U的直流电源上，电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。前面已经说过，
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载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此，ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab边受力的方向是向左，而cd边则是向右。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半州之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此，电磁力Fdc的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。
图2-10直流电动机运行原理
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3 电路组成
3.1 电源电路分析
在本设计中可以用两种方法实现电源：一是采用电池供电；二是直接从电网供电，电池易损耗，达不到电路的要求，而经电网变压实现的+12V直流电压则相对稳定，所以在本设计中我采用了后者,如3-1所示。
MC78L12CPDV112V1T220V12V42C1470μFC20.1μFGND1C347μF3C40.1μF23 图3-1 电源电路
该电路由电源变压器、整流、滤波、和稳压电路等四部分构成。电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压，再通过桥式整流电路将变压器输出的符合电压要求的交流电变换为+12V的直流电。
3.1.1变压器
变压器是电力系统中非常常见的器件，小到收音机，大到我们日常生活中大型电网，用来升降压的电力变压器等，变压器的原理是电磁感应技术,变压器有两个分别独立的共用一个铁芯的线圈，分别叫作变压器的次级线圈和初级线圈。
电流的方向和大小随时间变化的，变压器初级通上交流电时，变压器的铁芯中产生了交变的磁场,接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。在次级就感应出频率相同的交流电压.变压器的初次级线圈的匝数比等于电压比。变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压,因为直流电流是不会变化的,电流通过变压器不会产生交变的磁场，所以次级线圈只能在直接接通的一瞬间产生一个瞬间电流和电压。
变压器的主要参数：
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电压比 n=U1/U2=N1/N2； 效 率 η=P2/P1*100%；
额定功率 P
本设计方案采用变压器的主要参数： 输入：220V 输出：12V
频率：50Hz
3.1.2 整流
常用的整流电路主要有：半波整流、全波整流及桥式整流等。相对于半波整流相，全波整流二极管交替导通，其输出电压纹波明显减小；而桥式整流电路是全波整流电路的一个变形，其输出电压波形与全波整流电路相同，但加在变压器次级线圈上的电流变为了极性正负交替的脉冲电流，其性能更加优越。本设计中采用性能优越的桥式整流电路，桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。
u2正半周时:D1、D3导通， D2、D4截止 u2负半周时：D2、D4 导通，D1、D3截止 主要参数：
输出电压平均值：UL=0.9u2
输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9 u2 / RL 流过二极管的平均电流：ID=IL/2 二极管承受的最大反向电压：V=V2
桥式整流器是由多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘塑料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。
3.1.3 滤波
接着是滤波电路，滤波电路用于滤去整流输出电压中的波纹，一般由电抗元件组成，使交流电在经过二极管整流后获得的有杂波的直流电，变成波形较为平
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滑的直流电。本次实验使用滤波电容C1、 C2 、 C3 和 C4实现滤波。
3.1.4 稳压
最后是稳压电路，在本设计中采用三端稳压电路来实现三端稳压。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78 ×× 系列和负电压输出的lm79××系列。，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有lm9013样子的TO-92封装。
用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。 因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。最大输出电流1.5A，LM78XX系列输出电压分别为5V；6V；8V；9V；10V；12V；15V；18V；24V。
3.2 运算电路
如3-2所示，当环境的光线较强时，光敏电阻器RG呈现低阻值状态，使IC的2脚（放大器ICa的反相输人端）电压较3脚（放大器ICa的同相输入端）电压高，IC的5脚（放大器ICb的同相输人端）电压较6脚（放大器ICb的反相
输入端）电压高，IC的1脚输出低电平，7脚输出高电平,进一步控制开关电路。
+12VR12K675RG8312RP24TL072RP14.7KVS147K 图3-2 运算电路
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