3.2. Электрический ключ

Ключ (переключатель, выключатель)— электрический коммутационный аппарат, служащий для замыкания и размыкания электрической цепи. Выключателем может называться коммутационный аппарат, не имеющий собственного названия, имеющий как минимум два фиксированных положения своих контактов (включено/отключено) и способный изменить это положение под действием внешних сил, на другое положение контактов (включено/отключено) на сколь угодно малое или большое значение времени.

Делятся на:

- механические

- электромагнитные

- электронные

В схеме устройства зависимого включения применяются три однополюсных тумблера МТ 1 (рис.5), два из которых подсоединены к электромагнитному реле РПУ-0-УХЛ4.

Рис. 5.

3.3. Конденсатор

Конденсатор — устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки).

Рис. 6.

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

По виду диэлектрика различают:

- конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).

- конденсаторы с газообразным диэлектриком

- конденсаторы с жидким диэлектриком

- конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком

- конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком

- электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы

- твердотельные конденсаторы

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

- постоянные конденсаторы

- переменные конденсаторы

- построечные конденсаторы

В схеме применяются два вида конденсаторов (Рис. 6): поляризованные К50-35-400В-20мкФ и постоянной емкости К73-17-400В-0.15мкФ. Префикс К50-35 и К73-17 означают модели конденсатор 400В-20мкФ и 400в-0.15мкФ означают номинальное напряжение и емкость конденсатора соответственно. Температурный диапазон конденсаторов составляет -40…105 градусов Цельсия.

4. Резистор, варистор

Резистор структурный элемент электрической цепи, основное функциональное назначение которого оказывать известное (номинальное) сопротивление электрическому току с целью регулирования тока и напряжения. Серийно выпускаются промышленностью. В радиоэлектронных устройствах резисторы нередко составляют более половины (до 80%) всех деталей. Некоторые резисторы применяют для измерения температуры, а также в качестве электрических нагревательных элементов ( Рис.7.). Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться как дискретные компоненты или как составные части интегральных микросхем.

Рис. 7.

В схеме используется 10 резисторов, перечислять их было бы нецелесообразно, поэтому, для понимания их характеристик разберем номенклатуру. Первые буквы и цифры, к примеру, Р1-7-300Ом, означают серийную модель, следующая цифра, Р1-7-300Ом, означает номинальную мощность в Ваттах, последние цифры означают сопротивление резистора.

Варистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода. В русскоязычной литературе часто применяется термин разрядник для обозначения варистора или устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) на основе варистора.

Рис. 8.

Варисторы применяются для стабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, в аналоговых вычислителях — для возведения в степень, извлечения корней и других математических действий, в цепях защиты от перенапряжений (например, высоковольтные линии электропередачи, линии связи, электрические приборы) и др.

В цепи применяется варистор FNR-14K471 (Рис. 8). Его классификационное напряжение 470 В, напряжение срабатывания на постоянном токе 385 В, напряжение срабатывания среднеквадратичное 300 В, рабочая температура -40…85 градусов Цельсия.

4. Диод, светодиод, стабилитрон

Диод— электронный элемент, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключаемый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключаемый к отрицательному полюсу — катодом.

Рис. 9.

Диоды делятся на множество типов, начиная от ламповых и полупроводниковых диодов, и заканчивая стабилитронами, варикапами туннельными диодами и т.д.

Наиболее часто применяются в:

- диодных выпрямителях

- диодных детекторах

- диодной защите

- диодных переключателях

- диодной искрозащите

Этим не исчерпывается применение диодов в электронике, однако другие схемы, как правило, весьма узкоспециальны.

В схеме применяются 4 вида диодов (рис 9.):

Диод 1N4007, его хар-ки: максимальное обратное напряжение 1000В, максимальное прямое напряжение 1.1В, максимальный прямой ток 1А, максимальный обратный ток 5мкА, рабочая температура -65…150 градусов Цельсия.

Диод 1N4148, его хар-ки: максимальное обратное напряжение 100В, максимальное прямое напряжение 1В, максимальный прямой ток 0.15А, максимальный обратный ток 5мкА, рабочая температура -65…150 градусов Цельсия.

Диод Д242А, его хар-ки: максимальное обратное напряжение 100В, максимальное прямое напряжение 1В, максимальный прямой 10А, Максимальный обратный ток 3000мкА, рабочая температура -60...125 градусов Цельсия.

Диод ГД507А, его хар-ки: максимальное обратное напряжение 20В, максимальное прямое напряжение 0.5В, максимальный прямой 16А, Максимальный обратный ток 5А, рабочая температура не указана.

Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона), в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром.

В цепи применяются светодиоды: L93EYW – красно-желтый, NSPG500A – зеленый.

Рис. 10.

Полупроводниковый стабилитрон, или диод Зенера — Стабилитрон – это специальный полупроводниковый диод, при работе которого используется обратная ветвь вольтамперной характеристики в режиме электрического пробоя. При значительных изменениях силы обратного тока через диод напряжение на нем практически не изменяется (стабильно). Если параллельно стабилитрону подключить нагрузку, то напряжение на ней тоже не будет изменяться. Стабилитроны изготавливаются из кремния и называются иногда опорными диодами. У них до наступления пробоя обратный ток очень мал, а в режиме пробоя сравним с прямым током

Основная область применения стабилитрона — стабилизация постоянного напряжения источников питания. В простейшей схеме линейного параметрического стабилизатора стабилитрон выступает одновременно и источником опорного напряжения, и силовым регулирующим элементом. В более сложных схемах стабилитрону отводится только функция источника опорного напряжения, а регулирующим элементом служит внешний силовой транзистор.

В схеме используются два вида стабилитронов (Рис. 10) с заданными характеристиками:

TZMC10 - напряжение стабилитрона 10 В, диапазон напряжения стабилитрона 9.4...10.6В.

TZMC12 - напряжение стабилитрона 12 В, диапазон напряжения стабилитрона 11.4...12.7В.

4. Транзистор

Транзистор полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

Принцип действия и способы применения транзисторов существенно зависят от их типа и внутренней структуры. В биполярном транзисторе носители заряда движутся от эмиттера через тонкую базу к коллектору. База отделена от эмиттера и коллектора p–n переходами. Ток протекает через транзистор лишь тогда, когда носители заряда инжектируются из эмиттера в базу через p–n переход. В базе они являются неосновными носителями заряда и легко проникают через другой pn переход между базой и коллектором, ускоряясь при этом. В самой базе носители заряда движутся за счет диффузионного механизма, поэтому база должна быть достаточно тонкой. Управления током между эмиттером и коллектором осуществляется изменением напряжения между базой и эмиттером, от которой зависят условия инжекции носителей заряда в базу.

В полевом транзисторе ток протекает от истока до стока через канал под затвором. Канал существует в легированном полупроводнике в промежутке между затвором и нелегированной подложкой, в которой нет носителей заряда, и она не может проводить ток. Преимущественно под затвором существует область обеднения, в которой тоже нет носителей заряда благодаря образованию между легированным полупроводником и металлическим затвором контакта Шоттки. Таким образом ширина канала ограничена пространством между подложкой и областью обеднения. Приложенное к затвору напряжение увеличивает или уменьшает ширину области обеднения и, тем самым, ширину канала, контролируя ток.

Транзистор применяется в:

- усилительных схемах.

- генераторах сигналов.

- электронных ключах.

В схеме транзисторы являются одними из самых важных элементов, поскольку именно они контролируют переключение ЭМ реле при включении ведущей нагрузки. Среди них 2 полевых транзистора: BUZ90A и КП501А и биполярный транзистор МП37Б (Рис. 11.).

Рис. 11.

Заключение

В ходе данной курсовой работы было рассмотрено понятие электрических схем, проанализированы их основные виды, разобрано действие электронных элементов на примере устройства зависимого электровключения и приведен перечень необходимых радиоэлементов для данной схемы. Несомненно, польза радиоэлектронной аппаратуры неоценима, учитывая глобальное использование ее в промышленности, со времен автоматизации начала прошлого века. Именно благодаря автоматическим системам на электронике, труд человека стал более производительным и сдвинулся от физической к интеллектуальной форме. Тем не менее, век радиоэлектронных аппаратов подходит к концу и их вытесняют все более сложные элементы наноэлектроники. Конечно, основная база старых радиоэлементов останется, однако в будущем комплексные вычислительные машины, устройства автоматизации и контроля перейдут на наноэлектронные схемы и системы квантового вычисления, в которых используются алгоритмы и правила, отличные от привычных макроэлектронных.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 2.723-68. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Катушки индуктивности, дроссели трансформаторы, автотрансформаторы и магнитные усилители

2. ГОСТ 2.755-87. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения.

3. Единая система конструкторской документации: ГОСТ 2.301-68 – ГОСТ 2.303-68 – ГОСТ 2.321-84: сб. – офиц. Изд. – М.: Изд-во стандартов, 2001. – 158 с.:ил

4. ГОСТ 2.701-84. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

5. ГОСТ 2.702-75. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

6. ГОСТ 2.710-81. ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

7. ГОСТ 2.721-74. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения.

8. ГОСТ 2.759-82. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Микросхемы.

9. Усатенко, С.Т. Выполнение электрических схем по ЕСКД: справочник/ С.Т. Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова. – М.: Издательство Стандартов, 1989. -325 с.: ил.

10. Чекмарев, А.А. Инженерная графика: учебник для немаш. спец. вузов/ А.А. Чекмарев. – 7-е изд., стер. – М.: Высш. Шк., 2006. – 365 с.:ил.

11. А. К. Криштафович, В. В. Трифонюк. Основы промышленной электроники. — 2-е изд. — М.: "Высшая школа", 1985. — 287 с.: ил.

12. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1982

13. Гейтс Э. Д. Введение в электронику — 1998

14. А.Л. Бутов научно-популярный журнал «Радiоаматор» №8 (132) - М.: «Радiоаматор», 2004

15. Аксенов А. И., Нефедов А. В. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1995. — 272 с.: ил.

16. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1982

21