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元件认识

 wxhqyfpy 2014-05-05
元件引脚的处理方式

    电子元件的焊接一般使用松香作为助焊剂,焊锡膏适合焊接比较大的部件。元件引脚的挂锡以及导线接线端的挂锡使用焊锡膏更加简便一些,效果比较好速度快,但是挂锡后要清理一下残余的焊锡膏,焊锡膏腐蚀性比较强长时间可腐蚀线路板等。大多数书籍介绍以及工厂生产时一般规则是电子元件的焊接不使用焊锡膏,初学者为了练习或提高焊接的速度与质量可少量使用,使用后一定要清洗好。
元件引脚的处理方法,可使用橡皮、小刀或镊子处理引脚表面。图示如下:
    

 

    橡皮处理可光滑美观,站长与大多数计算机爱好者使用过橡皮修理计算机内部的金手指。

 

    刀刮比较简单,要小心使用工具。

 

    站长习惯的方式,使用镊子进行表面处理,速度快效率高。

 

    元件引脚的挂锡可提高焊接质量,减少虚焊的可能。但是温度不能过高,手法要快,并且距离元件引脚根部5mm以外,或为了避免元件损伤可使用镊子夹住引脚的根部区域,起到快速导热降温的作用,这招在焊接三极管等元件时尤为重要。
    元件引脚及导线焊在线路板上后过长部分要剪掉。
    工业生产为了降低成本,缩小体积,提高成品工作的可靠性,一般采用贴片式元件利用波峰焊机等进行焊接。

焊点的问题

    不合格的焊点通常会因为烙铁的温度不合适造成焊料向豆腐渣一样,或烙铁通电时间过长氧化不挂锡,或焊接面没有处理干净,这几种是最常见的现象,也是初学者要注意的。焊料的质量问题也是影响焊接质量的原因。元件引脚与焊盘中间孔直径差超过0.2mm也会容易造成虚焊影响焊接质量。焊接质量的提高是需要不断实践才能达到的,眼高手低是做不好的。下图是各种不合格的焊点

 

    焊料首选是内有松香粉的焊锡丝,0.5~0.8mm粗细的比较合适进行电子元件的焊接,焊接的点比较小美观,也是小功率电烙铁应该选择的焊料。选择不当可能会因为温度的原因影响焊料的熔化与焊接。山东胶州产的抗氧化焊锡丝物美价廉。

电烙铁的选择与使用

    烙铁分内热、外热和恒温三类。一般使用内热式的选择20~40瓦。恒温烙铁具有其独特的优势是使用者首选,一般使用或只作为工具偶尔使用焊接电子元件一般选择内热式电烙铁,外热的一般功率比较大是焊接比较大的部件使用。20W~40W外热或内热式,使用者根据自己的习惯使用,一般情况下内热式的加热比较快,体积小重量轻适合青少年使用。
 

 

      反握式适合使用比较大的电烙铁焊接热容量比较大(面积比较大)的部件,不容易疲劳。
      正握适合弯头的电烙铁或直头电烙铁在机架上焊接导线用。
      笔握式适合小工具电烙铁或小部件焊接,长时间工作容易疲劳。
      电烙铁焊接部件的五步法:
      准备——加热焊件——熔化焊件——移开焊锡——移开烙铁(图示如下图)

 

      一般情况下焊接电子元件因焊盘与原件的接触面积小,2-3步合并,4-5步合并。焊接的速度控制在3秒之内为宜,最长焊接时间不超过5秒。焊接前要处理好焊接原件的表面并做好挂锡处理,焊接时烙铁头挂锡量以够一个焊点使用为宜,过多会影响焊点质量甚至形成多点连接。烙铁头挂锡量及焊点状况如下图

 

 

晶闸管

    晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品,并于1958年使其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极;晶闸管工作条件为:加正向电压且门极有触发电流;其派生器件有:快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件,在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示(旧标准中用字母“SCR”表示)。

  晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
  晶闸管的种类
  晶闸管有多种分类方法。
  (一)按关断、导通及控制方式分类
  晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管(GTO)、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。
  (二)按引脚和极性分类
  晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。
  (三)按封装形式分类
  晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中,金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种;塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

  (四)按电流容量分类
  晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常,大功率晶闸管多采用金属壳封装,而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。
  (五)按关断速度分类
  晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和高频(快速)晶闸管。
  晶闸管的工作原理
  晶闸管T在工作过程中,它的阳极A和阴极K与电源和负载连接,组成晶闸管的主电路,晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接,组成晶闸管的控制电路。
  晶闸管的工作条件:
  1. 晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于关断状态。
  2. 晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
  3. 晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。
  4. 晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管关断。
  从晶闸管的内部分析工作过程:
  晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结图1,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2
  当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此,两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门机电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。
  设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2;发射极电流相应为Ia和Ik;电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,
  晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:
  Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
  若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig
  从而可以得出晶闸管阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式
  硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。
  当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未受电压的情况下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0
晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。从图3,当a1和a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。
  式(1—1)中,在晶闸管导通后,1-(a1+a2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后,门极已失去作用。
  在晶闸管导通后,如果不断的减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于a1和a1迅速下降,当1-(a1+a2)≈0时,晶闸管恢复阻断状态。
  可关断晶闸管GTO(Gate Turn-Off Thyristor)亦称门控晶闸管。其主要特点为,当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。
  前已述及,普通晶闸管(SCR)靠门极正信号触发之后,撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断,必须切断电源,使正向电流低于维持电流IH,或施以反向电压强近关断。这就需要增加换向电路,不仅使设备的体积重量增大,而且会降低效率,产生波形失真和噪声。可关断晶闸管克服了上述缺陷,它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点,以具有自关断能力,使用方便,是理想的高压、大电流开关器件。GTO的容量及使用寿命均超过巨型晶体管(GTR),只是工作频纺比GTR低。目前,GTO已达到3000A、4500V的容量。大功率可关断晶闸管已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域,显示出强大的生命力。
  可关断晶闸管也属于PNPN四层三端器件,其结构及等效电路和普通晶闸管相同,因此图1仅绘出GTO典型产品的外形及符号。大功率GTO大都制成模块形式。
  尽管GTO与SCR的触发导通原理相同,但二者的关断原理及关断方式截然不同。这是由于普通晶闸管在导通之后即外于深度饱和状态,而GTO在导通后只能达到临界饱和,所以GTO门极上加负向触发信号即可关断。GTO的一个重要参数就是关断增益,βoff,它等于阳极最大可关断电流IATM与门极最大负向电流IGM之比,有公式
  βoff =IATM/IGM
  βoff一般为几倍至几十倍。βoff值愈大,说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。很显然,βoff与昌盛 的hFE参数颇有相似之处。
  下面分别介绍利用万用表判定GTO电极、检查GTO的触发能力和关断能力、估测关断增益βoff的方法。
  1.判定GTO的电极
  将万用表拨至R×1档,测量任意两脚间的电阻,仅当黑表笔接G极,红表笔接K极时,电阻呈低阻值,对其它情况电阻值均为无穷大。由此可迅速判定G、K极,剩下的就是A极。
  2.检查触发能力
  如图2(a)所示,首先将表Ⅰ的黑表笔接A极,红表笔接K极,电阻为无穷大;然后用黑表笔尖也同时接触G极,加上正向触发信号,表针向右偏转到低阻值即表明GTO已经导通;最后脱开G极,只要GTO维持通态,就说明被测管具有触发能力。
  3.检查关断能力
  现采用双表法检查GTO的关断能力,如图2(b)所示,表Ⅰ的档位及接法保持不变。将表Ⅱ拨于R×10档,红表笔接G极,黑表笔接K极,施以负向触发信号,如果表Ⅰ的指针向左摆到无穷大位置,证明GTO具有关断能力。
  4.估测关断增益βoff
  进行到第3步时,先不接入表Ⅱ,记下在GTO导通时表Ⅰ的正向偏转格数n1;再接上表Ⅱ强迫GTO关断,记下表Ⅱ的正向偏转格数n2。最后根据读取电流法按下式估算关断增益:
  βoff=IATM/IGM≈IAT/IG=K1n1/ K2n2
  式中K1—表Ⅰ在R×1档的电流比例系数;
  K2—表Ⅱ在R×10档的电流比例系数。
  βoff≈10×n1/ n2
  此式的优点是,不需要具体计算IAT、IG之值,只要读出二者所对应的表针正向偏转格数,即可迅速估测关断增益值。
  注意事项:
  (1)在检查大功率GTO器件时,建议在R×1档外边串联一节1.5V电池E′,以提高测试电压和测试电流,使GTO可靠地导通。
  (2)要准确测量GTO的关断增益βoff,必须有专用测试设备。但在业余条件下可用上述方法进行估测。由于测试条件不同,测量结果仅供参考,或作为相对比较的依据。
  逆导晶闸管RCT(Reverse-Conducting
Thyristir)亦称反向导通晶闸管。其特点是在晶闸管的阳极与阴极之间反向并联一只二极管,使阳极与阴极的发射结均呈短路状态。由于这种特殊电路结构,使之具有耐高压、耐高温、关断时间短、通态电压低等优良性能。例如,逆导晶闸管的关断时间仅几微秒,工作频率达几十千赫,优于快速晶闸管(FSCR)。该器件适用于开关电源、UPS不间断电源中,一只RCT即可代替晶闸管和续流二极管各一只,不仅使用方便,而且能简化电路设计。
  逆导晶闸管的符号、等效电路如图1(a)、(b)所示。其伏安特性见图2。由图显见,逆导晶闸管的伏安特性具有不对称性,正向特性与普通晶闸管SCR相同,而反向特性与硅整流管的正向特性相同(仅坐标位置不同)。
  逆导晶闸管的典型产品有美国无线电公司(RCA)生产的S3900MF,其外形见图1(c)。它采用TO-220封装,三个引出端分别是门极G、阳极A、阴极K。S3900MF的主要参数如下:
  断态重复峰值电压VDRM:>750V
  通态平均电流IT(AV):5A
  最大通态电压VT:3V(IT=30A)
  最大反向导通电压VTR:<0.8V
  最大门极触发电压VGT:4V
  最大门极触发电流IGT:40mA
  关断时间toff:2.4μs
  通态电压临界上升率du/dt:120V/μs
  通态浪涌电流ITSM:80A
  利用万用表和兆欧表可以检查逆导晶闸管的好坏。测试内容主要分三项:
  1.检查逆导性
  选择万用表R×1档,黑表笔接K极,红表笔接A极(参见图3(a)),电阻值应为5~10Ω。若阻值为零,证明内部二极管短路;电阻为无穷大,说明二极管开路。
  2.测量正向直流转折电压V(BO)
  按照(b)图接好电路,再按额定转速摇兆欧表,使RCT正向击穿,由直流电压表上读出V(BO)值。
  3.检查触发能力
  实例:使用500型万用表和ZC25-3型兆欧表测量一只S3900MF型逆导晶闸管。依次选择R×1k、R×100、R×10和R×1档测量A-K极间反向电阻,同时用读取电压法求出出内部二极管的反向导通电压VTR(实际是二极管正向电压VF)。再用兆欧表和万用表500VDC档测得V(BO)值。全部数据整理成表1。由此证明被测RCT质量良好。
  注意事项:
  (1)S3900MF的VTR<0.8V,宜选R×1档测量。
  (2)若再用读取电流法求出ITR值,还可以绘制反向伏安特性。
  ①一般小功率晶闸管不需加散热片,但应远离发热元件,如大功率电阻、大功率三极管以及电源变压器等。对于大功率晶闸管,必须按手册申的要求加装散热装置及冷却条件,以保证管子工作时的温度不超过结温。
  ②晶闸管在使用中发生超越和短路现象时,会引发过电流将管子烧毁。对于过电流,一般可在交流电源中加装快速保险丝加以保护。快速保险丝的熔断时间极短,一般保险丝的额定电流用晶闸管额定平均电流的1.5倍来选择。
  ③交流电源在接通与断开时,有可能在晶闸管的导通或阻断对出现过压现象,将管子击穿。对于过电压,可采用并联RC吸收电路的方法。因为电容两端的电压不能突变,所以只要在晶闸管的阴极及阳极间并取RC电路,就可以削弱电源瞬间出现的过电压,起到保护晶闸管的作用。当然也可以采用压敏电阻过压保护元件进行过压保护。

安全用电常识

     (1)接线端或裸导线是否带电的鉴定 任何情况下,均不能用手来鉴定接线端或裸导线是否带电。如需了解线路是否有电,应使用完好的验电笔或电工仪表。
     (2)如何更换保险丝 在更换保险丝时,应先切断电源,切勿带电操作 如果确需带电作业,则需采取安全措施,例如:站在橡胶板上或穿好绝缘鞋,戴好绝缘手套,而且操作时要有专人在场监护。
     (3)带电接头的处理 拆开的或断裂的暴露在外部的带电接头,必须及时用绝缘胶布包好,并悬挂到人身不会碰到的高度,以防人体触及。
     (4)使用36伏以上照明灯要注意 不得把36伏以上的照明灯,作为安全行灯来使用。
     (5)数人作业时须知 遇有数人进行电气作业时,应于接通电源前告知全体人员。
     (6)确保使用家用电气设备的人身安全 如电风扇的底盘、风罩、电视机的天线、电冰箱的门拉手、洗衣机外壳等,都是随时可能与人体接触的,而且这些家用电器都是使用单相交流电,为了消除不安全因素,应使用三孔形带接地线的插座、插头。或者对它们的外壳采取安全措施,即通常说的接地与接零保护,以保护人体安全。

触电急救

      触电事故在极短暂的时间内,就会酿成严重的后果,所以发生触电事故,必须施行抢救。据有关资料记载,触电后1分钟内开始抢救的,90%有救活的可能;触电后6分钟才救治的,仅有10%的生机;如果在触电后12分钟才救治的,则救活率就很少了。所以对触电者及时抢救非常重要。救治的方法如下。
     (1)脱离电源
      如果附近有配电箱、闸刀等,应该立即断开电源。如果身边有带绝缘柄的工具(如钢丝钳等),可将电线截断。或带上绝缘手套或用干燥的木棍或竹竿,将触电者身上的电线挑开。千万注意,不可直接用手去拉触电者,也不可用金属或潮湿的东西去挑电线。否则,非但没有使触电者摆脱电源,反而使救护者自己也变成触电者。如果触电者是在高空作业时触电,断电时要防止触电者摔伤。
     (2)现场救治
      当触电者脱离电源以后,如果神志清醒,呼吸正常,皮肤也未灼伤,只要让他到空气清新的地方休息,令其平躺,不要行走,防止突然惊厥狂奔,体力衰竭而死亡。如果触电者神志不清,呼吸困难或停止,必须立即把他移到附近空气清新的地方,及时进行人工呼吸,并请医务人员前来抢救。如果心脏停止跳动,则需立即进行胸外挤压法抢救,并在送往医院途中不间断抢救。如果触电极严重,心跳呼吸全无,这就需要用人工呼吸法和胸外挤压法同时或交替抢救。
      人工呼吸法:使触电者平躺仰卧,头后仰,使其舌根不堵住气流,捏住鼻子吹进一口气,然后松开鼻子,使之慢慢恢复呼吸,每分钟约12次。此法效果很好。
      胸外挤压法:救护者双手相叠,掌握放在比心窝稍高一点的地方(即两乳头之间略下一点),掌根向下压3~4厘米,每分钟压60次左右。挤压后掌根迅速放松,让触电者胸廓自行复原,以利血液充满心脏,恢复心脏正常跳动。
      对儿童可用一手轻轻挤压,但次数可快到每分钟100次左右。注意:对触电者实施抢救,有时往往需要较长时间,所以必须耐心,不间断地抢救;急救中严禁用不科学的方法,如用木板压,摇抖身体,掐人中,用水泼,盲目打强心针等错误方法,因为这样只会使奄奄一息或处于假死状态的触电者,呼吸更加困难,体温更加下降,从而加速其死亡。

电流对人体的作用及影响

      由于人体是导体,所以当人体接触带电部位而构成电流的回路时,就会有电流流过人体。电流对人体会造成不同程度的损害,归结起来为两种伤害:一种是电伤;一种是电击。电伤是指电流对人体外部造成的局部伤害,它是由于电流的热效应、化学效应、机械效应及电流本身的作用,使熔化和蒸发的金属微粒侵入人体,皮肤局部受到灼伤、烙伤和皮肤金属化的损伤,严重的也能致人死命。电击是指电流通过人体,使内部组织受到损伤,这种伤害会造成全身发热、发麻、肌肉抽搐、神经麻痹、会引起室颤、昏迷,以致呼吸窒息,心脏停止跳动而死亡。
     (1)触电形式
      为预防触电事故的发生,我们分析几种常见的触电形式和人体对电流的反应,从而明确电流对人体的严重危害。触电形式有以下四种。
      单相触电。人体的一部分在接触一根带电相线(火线)的同时,另一部分又与大地(或零线)接触,电流从相线流经人体到地(或零线)形成回路,称为单相触电。在触电事故中,发生单相触电的情况很多,如检修带电线路和设备时,不作好防护或接触漏电的电器设备外壳及绝缘损伤的导线都会造成单相触电。
      两相触电。两相触电是指人体的不同部位同时接触两根带电相线时的触电。这时不管电网中心是否接地,人体都在电压作用下触电,因线电压高,危险性很大。
      跨步电压触电。电器设备发生对地短路或电力线断落接地时都会在导线周围地面形成一个强电场,其电位分布是电位从接地点向扩散,逐步降低,当有人跨入这个区域时,分开的两脚间有电位差,电流从一只脚流进,从另一只脚流出而造成触电,叫跨步电压触电。
      悬浮电路上的触电。市电通过有初、次级线圈互相绝缘的变压器后,从次级输出的电压零线不接地,相对于大地处于悬浮状态,若人站在地面上接触其中一根带电线,一般没有触电感觉。但在大量的电子设备中,如收、扩音机等,它是以金属底板或印刷电路板作公共接"地"端,如果操作者身体的一部分接触底板(接"地"点),另一部分接触高电位端,就会造成触电。所以在这种情况下,一般都要求单手操作。
      (2)人体对电流的反应
      人体对电流的反应是非常敏感的。触电时电流对人体的伤害程度与下列因素有关。 人体电阻。人体电阻不是常数,在不同情况下,电阻值差异很大,通常在10~100千欧之间。人体电阻愈小,触电时通过的电流愈大,受伤愈严重。人体各部分的电阻也是不同的,其中皮肤角质层的电阻最大,而脂肪、骨骼、神经较小,肌肉电阻最小。一个人如果角质损坏时,他的人体电阻可降至0.8~1千欧。在这种情况下接触带电体,最容易带来生命危险。人体电阻是变化的,皮肤愈薄、愈潮湿,电阻愈小;皮肤接触带电体面积愈大,靠得愈紧,电阻愈小。若通过人体的电流愈大,电压愈高,使用时间愈长,电阻也愈小。人体电阻还受身体健康状况和精神状态的影响。如体质虚弱、情绪激动、醉酒等,容易出汗,使人体电阻急剧下降,所以在这几种情况下也不宜从事电气操作。
      不同强度的电流对人体的伤害。大量的实践告诉我们,人体上通过1毫安工频交流电或5毫安直流电时,就有麻、痛的感觉。但10毫安左右自己尚能摆脱电源。超过50毫安就很危险了。若有工频100毫安的电流通过人体,则会造成呼吸窒息,心脏停止跳动,直至死亡。
      不同电压的电流对人体的伤害。人体接触的电压愈高,通过人体电流愈大,对人体伤害愈严重。在触电的实际统计中,有70%以上是在220伏或380伏交流电压下触电死亡的。以触电者人体电阻为1千欧计,在220伏电压下通过人体的电流有220毫安,能迅速将人致死。人们通过大量实践发现,36伏以下电压,对人体没有严重威协,所以把36伏以下的电压规定为安全电压。
      不同频率的电流对人体的伤害。实验证明,直流电对血液有分解作用;高频电流不仅不危险,还可用于医疗。即触电危险性随频率的增高而减少,40~60赫交流电最危险。
      电流的作用时间与人体受伤的关系。电流作用于人体的时间愈长,人体电阻愈小,则通过人体的电流愈大,对人体的伤害就愈严重。如工频50毫安交流电,如果作用时间不长,还不至于死亡;若持续数10秒钟,必然引起心脏室颤,心脏停止跳动而致死。
      电流通过的不同途径对人体的伤害。电流通过头部使人昏迷;通过脊髓可能导致肢体瘫痪;若通过心脏、呼吸系统和中枢神经,可导致神经失常、心跳停止、血循环中断。可见,电流通过心脏和呼吸系统,最容易导致触电死亡。

万用表及其使用

      万用表是一种多用途电表,它的特点是量程多,用途广。普通万用表可用来测量直流电压,直流电流,交流电压及电阻;高档万用表还可测量电感、电容和交流电流。万用表的种类很多。小学生学习使用简易型万用表的方法是科技活动应达到的目的,教师则要了解万用表的基本工作原理,和操作方法。
      1.万用表的工作原理
     (1)表头
      表头是万用表进行各种不同测量的公共部件,它是一个很灵敏的磁电式毫安表或微安表。它有一个可动的线圈,称为动圈,动圈的电阻称为表头内阻,用Rg表示。当动圈中通以电度与通过它的电流大小成正比。固定在动圈上的指针随它一起偏转,在刻度盘上显示出动圈所偏转的角度。 不论用万用表作何种测量,都是利用一定的电路,使通过表头的电流与被测电量(电压、电流或电阻等)具有一定的关系,根据表头指针的偏转角度,便能测出被测量的值。
     (2)直流电压表
      将表头G串联一个降压电阻RD,便组成一个最简单的直流电压表,见图10-10。测量时,要将电压表并联在被测电压U两端,特别要注意表头的极性与被测电压的极性一致。
    此时,通过表头的电流为 IG=U/RgRD 因为Rg、RD为确定之值,所以IG与U成正比关系。只要在刻度盘上按电压刻上标记,便可根据指针偏转的角度来指示被测电压U的值。 万用表中,可用转换开关将不同阻值的降压电阻RDI、RD2……,分别与表头串联,这样便可得到多量程的电压表,见图10-11。
 
    (3)交流电压表


      图10-12是万用表作为交流电压表时的基本原理图,D1、D2是二极管,它具有单方向导电性,当被测交流电压U~,经降压电阻RDˊ降压,作用在a、c两端。当交流电压正半周时(b正c负),二极管D2不导通,而D1导通,此时表头上有电流通过;当交流电压为负半周时,D2导通,D1不导通,这时表头上无电流通过。因此,虽然被测电压是交流电,但通过表头的电流却是单方向的,使指针偏转的角度基本上与被测交流电压成一定的关系,从而测出U∽的数值。
      降压电阻RˊD的阻值,也与量程有关。万用表也是借助转换开关,将交流电压表制成多量程的。由于二极管是非线性元件,即二极管两端电压与电流不成线性关系,所以交流电压表的刻度与直流电压表不同。故有专用的刻度来表示被测的交流电压。
     (4)直流电流表
      将表头G并联一个分流电阻RS,便成为一个最简单的直流电流表,见图10-13。测量时要将电流表与被测电路串联。
 
      根据分流公式,经过表头的电流为IG=I?RS/RS+Rg说明在一起的分流电阻Rs下,通过表头的电流与被测电流I成正比关系,所以根据指针偏转,能在刻度盘上指示出被测电流的数值。
      万用表用作电流表,也利用转换开关制成多量程,见图10-14。
 
     (5)欧姆表
      欧姆表的基本原理图,如图10-15所示,设a、b两端为表棒,被测电阻Rx=0时,表针指至满档,即IG=Ig,这叫"调零",然后就可利用该表测量电阻。根据欧姆定律及分流公式,得 由此可见,当E、R1 、R2、Rg数值一定时,通过表头的电流IG,取决于被测电阻RX之值,也就是说,指针偏转至刻度盘上某一位置可与被测电阻RX相对应。
 
      2.万用表的使用
      万用表是一个综合测量仪表,表上有很多转换开关,刻度盘上又名目繁多,所以为了充分发挥万用表的作用,必须正确使用万用表。使用时应注意下列几点。
      (1)测量的对象
      搞清楚测量的是电压还是电流、电阻。然后将开关转换到相应的位置,才可按单一电表用法进行测量。
     (2)连接方式
      测量电流时,应将电表与被测电路串联;测量电压时,将电表并联在被测电压两端。
      (3)极性
      测直流电量(电流、电压)时应注意极性。
     (4)量程
      如果对被测量的大小没有把握时,应由大量程向小量程过渡,达到指针指示恰当时为止。要熟悉刻度盘上的各种标记。
     (5)调零
      用欧姆档测电阻时,应将被测电路的电源切断;然后把两表棒碰在一起,看指针是否指零,如果不指零,就需调节电位器,有时电池用旧了,调不到零,应更换新电池。此外,手不要碰及表棒的金属头。
      3.实验
      在教师指导下,分组练习使用万用表,测量直流电压、电流和电阻。

照明电路的安装

     1.参观照明电路和安装保险丝 照明电路是取自供电系统的低压配电线路上的一根火线(相线)和一根地线(零线),用进户线穿过进户管引入户内,再接到供电单位的总保险盒上,然后依次经过单相电度表、总开关("总电闸")、用户保险盒上,最后接到电灯和插座上。
      参观照明电路时,要让学生去查电度表上的数码,学会怎样拉开总开关,安装和更换保险丝。
      单相电度表是计算用户耗电多少的仪表,常用规格(说出是几安培的电度表)。
      用户保险盒接在电度表和用电器之间,有的就在总开关里,有的在总开关下。更换保险丝时必须注意:第一,必须先断电,也就是拉开总开关;第二,不能用其他金属丝代替保险丝;第三;保险丝要合乎规格。保险丝有许多种,粗细不同,每种保险丝都有一个规定的最高工作电流,电工常用这个工作电流数来区分保险丝,常用的有2安培、3安培、5安培、7.5安培等多种。电度表后边所接的用户保险丝安培数必须小于或等于电度表规格安培数。例如,5安培电度表,它的总闸保险丝不得大于5安培。
      2.插座的安装
      插座是供活动的用电器(如台灯、收录机、电视机等)插用的出线口。在照明电路上,常用的有双眼插座和三眼插座。安装双眼插座的步骤是:①在墙上准备装插座的地方居中塞上木枕,俗话说"钉上木楔子";②在事先准备好的插座用木台上钻两个穿线孔和一个螺丝孔,钻孔时要按照插座穿线孔的位置划出位置;③把火线线头和地线线头穿入木台上的两个孔里,用螺丝把木台连同底板钉在木枕上;上的两个孔里,④把两个线头分别穿入插座底座的两个穿线孔里,并用两枚螺丝把底座钉在木台上;⑤把两个线头分别接到接线桩上;⑥装上插座盖子。见图10-7。
      三眼插座的安装方法与双眼插座基本上相同,只是三眼插座中的一个较大的插眼位置应在上方,那是接触地眼、要接地。接地是为了避免用电器损坏时引起触电事故采取的措施。接地线的安装方法比较复杂,小学科技活动的实习中以练习装双眼插座为主。
      3.电灯的安装
      小学科技活动以安装卡口矮脚式电灯为宜,因为这种灯构造简单。如图10-8所示,卡口矮脚式灯头的安装步骤是:①在预定的地方塞上木枕。②在木台上钻好孔。③把零线线头(也叫地线线头)和灯头与开关连接线的线头对准位置穿入木台上的两个孔里,用螺丝的把连同底板一起钉在木枕上;④把两个线头分别接到灯头的两个接线桩头上;⑤用螺丝把灯头底座装在木台上;⑥装上灯罩和灯泡。
    由于这种电灯的实际安装往往在屋顶,进行科技活动时,可以先在木板上练习。实际操作时应考虑登高作业有一定要求,低中年级和个子矮小的学生不宜参加。
      4.开关的安装和更换拉线
      拉线式开关和扳动式开关的安装方法如图10-9,步骤是:①塞上木枕;②孔对准开关上的穿线孔位置,在木台上钻两个穿线孔和一个螺丝孔;③把火线线头和灯头与开关连接线的线头穿入木台上的两个孔里,用螺丝把木台连同底板钉在木枕上;④卸下开关的盖子,把开关底座改正。如果是拉线开关,要使拉线口跟拉线时的方向一致,这样线就不易拉断。然后把两个线头分别穿入底座上的两个穿线孔里,并用两枚螺丝把底座钉在木台上;⑤把两个线头分别接到接线桩上;⑥装上开关盖子。
      拉线开关的拉线有时会拉断,练习怎样更换拉线是小学电工活动的一项内容。换新拉线时一定先断电(拉开总闸),用钳子把旧线头取出,从孔中穿进新线,打结。

电线的连接练习

      安装电线,遇到电线不够长或要分接支路的时候,就要把电线与电线连接起来。接线是电工的基本功,在科技活动中应当让学生反复练习。电线应连接得紧密结实,就像一根整条,不但结实而且电流畅通。
      1.单芯电线的直线连接
      如图10-5,分五步进行。第一步把两个线头的芯线以相等的长度绞绕起来;第二步互相各绞绕2圈;第三步把绞绕了的两个芯线都扳直,并按顺时针方向先缠绕一个芯线;第四步缠绕6~10圈后,用钢丝钳切去余下的芯线,并钳平线的末端;第五步用上述第三步和第四步的方法再缠绕另一个芯线。
    2.单芯电线的分路连接
      如图10-5,分三步。第一步把支路线头的芯线垂直交在干线芯线上;第二步按顺时针方向缠绕支路芯线;第三步缠绕6~10圈后,用钢丝钳切去余下的芯线,并钳平芯线的末端。
      3.绝缘带的包缠
      电线的绝缘层由于接线被剥去,接好线后一定要包缠绝缘带,绝缘带应包得紧密结实,带与带之间粘合在一起,使电跑不出来,外面的潮气也进不去。在照明电路上,一般是用黄蜡带(或黑蜡带或聚氯乙烯薄膜带)和黑胶布作为绝缘带的。如果没有黄蜡带,在比较干燥而电线又不与建筑物接触的地方,也可以用黑胶布包缠两层。
      4.电线与接线桩头的连接
      在用电器或电气装置上连接电线,要利用接线桩头。常见的接线桩头有针孔式螺丝压接式两种(俗名"接线眼"和"接线螺线")。见图10-6。
     在针孔式接线桩头上接线时,如果芯线较粗,只要把芯线插入针眼,旋紧螺丝即可;如果芯线较细,就要把芯线折成双根或多根再插入针孔;如果是多根细丝的软芯线,还必须先绞紧再插入针孔,切不可有细丝露在针孔外面,以免发生短路事故。
      在螺丝压接式接线桩头上接线时,如果是单根芯线,要先用钢丝钳的钳口把芯线弯一个圆圈,套在螺丝上,再拧紧螺丝。如果是多股细丝软线,则要把芯线绞紧后顺着螺丝,剪去余下的芯线。
      用户保险盒内保险丝与接线桩头的连接,技法大致与上述相同。
      这种连接也是实有电工的基本功,要让小学中高年级学生利用废旧电料亲自动手反复练习,同时也就练习了钢丝钳、改锥的用法,学习了更换保险丝的技巧。

常用电工工具的使用

      1.电工工具套
      电工工具套是一种盛放常用电工工具的袋子,用皮革或帆布制成,它一般佩挂在电工背后右侧的腰带上。
      2.电工刀是一种切削工具,常用来剖削电线线头,切割木台缺口等。使用时,刀口应向外,用完要把刀身折回刀柄。小学高年级学生方可练习使用电工刀,并且注意安全。活动时首先要学习用电工刀剖削线头(图10-2)。
    3.旋凿(改锥、螺丝刀、起子、螺批)
      旋凿是一种旋紧或起松螺丝的工具,电工必备的是长50毫米的大改锥,禁用穿心旋凿,必须套有绝缘管,见图10-3。
     4.钢丝钳(电工钳)
     带有绝缘把的钢丝钳(克丝钳)是常用的电工工具。它有很多用处:钳口可以用来弯铰或钳夹电线线头;齿口可以用来旋紧或起松有角的螺母;刀口可以用业切割电线或拔起铁钉;铡口可以用来铡切钢丝、铅丝等金属丝。
      电工常用的钢丝钳有长150毫米、175毫米、200毫米三种。

    正确使用钢丝钳和改锥,是小学科技活动中的一种技能训练。如图所示,要学会用小改锥捻旋小螺丝、用大改锥捻旋大螺丝,还要学会电工钳的四种用法。

学习使用测电笔

      测电笔是一种试测电线、用电器和电气装置带不带电的工具。
      它由氖管、电阻、弹簧和笔身组成。常见的测电笔有钢笔式和旋凿式(改锥式)两种。教师在活动前切记检查笔内是否有电阻,并且在正常电源上试一试它能否正常发光。
      用测电笔测电,要注意握法,见图10-1。
     必须使笔帽或笔尾的螺丝接触到皮肤,但应特别注意皮肤绝不能触及笔尖的金属体,以防发生触电事故。使用中还要使氖管小窗背光,并朝向自己。笔握妥后,用笔尖去接触试测点,并看氖管是否发光。如果氖管发光明亮,说明试测点带电。如果氖管不发光或有微弱的光,不能马上断定测点没有电:这时也许是测试点不清洁,也许是笔尖接触的是地线,要带领学生分析一下,想一想怎么办?是不是用笔尖划磨几下测试点,是否把笔尖移到同一线路的另外几个点试一试?如果反复测几次,氖管仍旧不发光,然后在已知有电的电源上测试一下,氖管能正常发光,这才能肯定测点不带电。
      旋凿式(改锥式)测电笔在使用前应当检查金属部分的绝缘管是否完好,在使用中要保护好套管。
      测电笔的使用要测试市电,只宜于在小学高年级开这类活动,活动前应当向学生介绍完全用电知识。

实用电工实验

      灯怎样才会亮 活动前应准备干电池、导线、电珠、塑料绳、铁丝、胶布等。 对中高年级的学生,可以把这些材料发下去,让学生自己动手动脑做出有开关的小电灯。 对于低年级学生,教师可以在木板上做一个电路示教板,将干电池、裸导线、开关、灯座及小电珠固定在示教板上,让学生看教师的表演,再让学生用所发的材料动手动脑让电珠亮起来。
      这种实验之后,要让学生自己讨论什么是电源,什么是导体、绝缘体,电灯怎样才会亮等等问题。

小扬声器

 

    市场上可找到体积比较小的扬声器,只是价格稍贵了点,1.50~5.00元一只。而普通的0.25W 8欧的小扬声器内磁式0.60元~1.00元,外磁式为0.50~1.00元,在儿童声响玩具中大多使用外磁式0.25W扬声器。


光敏三极管

 

    在市场上可以找到的光敏三极管。可进行各种智能电路的制作,站长将后续关于光敏三极管制作的文章。

光敏电阻2

 

    光敏电阻,市面上可见到几种质量的,一般选择价格比较低的进行制作。用眼睛可以观察初步判断它的品质,制作比较好的光敏电阻受光面晶莹剔透,上面的材料整齐清晰,质量稍差些的上面的材料看起来有颗粒感。


独石小电容

 

    在市场上可以找到的小独石电容0.01uF,在制作中可根据需要选择使用,同样的瓷片电容几个更低廉,是制作中经常会选择的。

干簧管2

 

    小干簧管是市场上可找到最小的一种,中间玻璃体长度为7mm,据说是进口的。大多数人比较常用的干簧管中间的玻璃体长度大约是20mm左右,有的使用30mm的,小体积的一般是用在一些小型机器或部件中。小的价格是普通干簧管价格的两倍,一般干簧管价格大约1.20元左右,图片中小的干簧管却2.50元一只,但是灵敏度要高一些。

三极管

 

    半导体电子器件,有两个PN结组成,可以对电流起放大作用,有3个引脚,晶体三极管分别为集电极(c),基极(b),发射极(e),电子三极管分别为屏极、栅极、阴极。有PNP和NPN型两种,以材料分有硅材料和锗材料两种。

温度传感器

 

        温度是一个基本的物理量,自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

  两种不同材质的导体,如在某点互相连接在一起,对这个连接点加热,在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关,和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现,如果精确测量这个电位差,再测出不加热部位的环境温度,就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体,所以称之为“热电偶”。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时,输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言,这个数值大约在5~40微伏/℃之间。

  热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。

  温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种,现代的温度传感器外形非常得小,这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中,也为我们的生活提供了无数的便利和功能。

  温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

  接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。

  温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究,测量120K以下温度的低温温度计得到了发展,如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件,可用于测量1.6~300K范围内的温度。

  非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律,称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法(见光学高温计)、辐射法(见辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收全部辐射并不反射光的物体)所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度,则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长,而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关,因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度,如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下,物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制,可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正,最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射,从而提高有效发射系数:式中ε为材料表面发射率,ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量,则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(即介质温度)进行修正而得到介质的真实温度。

  非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温,主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展,辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展,700℃以下直至常温都已采用,且分辨率很高。  热电阻温度传感器分类

  1.导体热电阻
  铂电阻温度传感器
  铜电阻温度传感器
  铟电阻温度传感器
  铑铁电阻温度传感器
  铂钴电阻温度传感器

  2.半导体热电阻
  锗电阻温度传感器
  碳电阻温度传感器
  碳玻璃电阻温度传感器
  ntc热敏电阻温度传感器


激光二极管

 



干簧管

 

    规格众多,本站的一些小制作常用到,是一种比较常用的电子元件。使用中要注意两端的弯曲方法,方法不当会损坏零件。

滚珠开关

 

    其作用与水银开关有着类似的作用与用途,用在对震动等敏感的检测上等。

钽电容

 

    在电脑主板上或其它的电子产品主板上可见到这种贴片。稳定性比较好精度高。

磁敏电阻及其它电阻

 

        磁敏电阻

 

贴片电阻

 

直插排阻

热敏电阻

 

    常用在温度感应智能控制上,比如计算机中的风扇控制等。

电容

 

    电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量,叫做电容器的电容。
 电容的符号是C。
 在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,换算关系是:
 1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)
 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。
  
    电容分类:电解电容、固态电容、陶瓷电容、钽电解电容、云母电容、玻璃釉电容、聚苯乙烯电容、玻璃膜电容、合金电解电容、绦纶电容、聚丙烯电容、泥电解、有极性有机薄膜电容、铝电解电容。下左图是瓷片电容、下中图是独石电容、下右图是可调电容。


光敏电阻

    光敏电阻器又叫光感电阻,是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。
 通常,光敏电阻器都制成薄片结构,以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时,半导体片(光敏层)内就激发出电子—空穴对,参与导电,使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如图所示。
 根据光敏电阻的光谱特性,可分为三种光敏电阻器:
 紫外光敏电阻器:对紫外线较灵敏,包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等,用于探测紫外线。
 红外光敏电阻器:主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器,广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱,红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。
可见光光敏电阻器:包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统,如光电自动开关门户,航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭,自动给水和自动停水装置,机械上的自动保护装置和“位置检测器”,极薄零件的厚度检测器,照相机自动曝光装置,光电计数器,烟雾报警器,光电跟踪系统等方面。
  光敏电阻的主要参数有亮电阻,暗电阻,光电特性 光谱特性,频率特性,温度特性。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压,其中便有电流通过,受到适当波长的光线照射时,电流就会随光强的增加而变大,从而实现光电转换。没有极性,纯粹是个电阻期间,使用时可加直流也可以加交流。


常见发光二极管

 

        发光二极管分类
  发光二极管还可分为普通单色发光二极管、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、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。
  1.普通单色发光二极管   普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适的限流电阻。
  普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm,琥珀色发光二极管的波长一般为630~650 nm ,橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm左右,黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右,绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。
  常用的国产普通单色发光二极管有BT(厂标型号)系列、FG(部标型号)系列和2EF系列。
  常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。
  2.高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管 高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。
  通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。
  3.变色发光二极管 变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管。
  变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。
  常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列,常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号。
4.闪烁发光二极管 闪烁发光二极管(BTS)是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件,可用于报警指示及欠压、超压指示。
闪烁发光二极管在使用时,无须外接其它元件,只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压(5V)即可闪烁发光。
  5.电压控制型发光二极管 普通发光二极管属于电流控制型器件,在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(BTV)是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体,使用时可直接并接在电源两端。
  LED的结构及发光原理
  50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
  发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
  LED光源的特点
  1. 电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
  2. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
  3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境
  4. 稳定性:10万小时,光衰为初始的50%
  5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级
  6. 对环境污染:无有害金属汞
  7. 颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色
  8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。
  单色光LED的种类及其发展历史
  最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明,相应的发光效率约0.1流明/瓦。
  70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
  到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
  90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/瓦。
  单色光LED的应用
  最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。
  汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故的发生。


马克尼简介

     马克尼,1874年4月25日出生于意大利的帕多瓦城,后来考入闻名遐迩的帕多瓦大学学习物理。马克尼就学期间在假期中也不休息,扎在自己家的物理进行着实验,专心致志地投入到研究无线电这项伟大的事业中去,时常忘记吃饭,觉也不睡了。母亲默默地做着后勤服务,父亲常劝注意身体劝不动就骂儿子是不切世实际的空想家。不知道遭遇了多少次的惨败,马克尼仍旧没有停止他的追求。马克尼明白,必须站在前人的肩膀上,事业才有可能成功。他大量研读了法拉第、麦克斯韦、赫兹等先人的电学著作,并不惜一切代价,找来了诸如多路火花放电器、感应线圈、莫尔斯电报键和金属屑检波器等所能找到的实验设备和仪器。
    马克尼经过不断努力,终于成功地实行了无线电室内传送信号,使自家的门铃随着遥控发出清脆的声音,漫漫求索的日日夜夜终于迈出了成功的第一步。随后继续努力在大约2.7千米的距离之间,再次成功实现了通信。此时的马克尼已经形销骨立瘦得不成样子,父亲总希望他能经营农庄,能成为一个腰缠万贯的农场主,所以一直反对他搞实验,当马克尼向他借钱搞实验的时候一口回绝。马克尼在无助的情况下写信给当时的意大利邮政部长,汇报自己的实验情况并希望政府能提供适当的资助。意大利政府根本不相信能搞出无线电,将信烧毁。在母亲的帮助下,只身一人到英国去找舅舅帮忙,在舅舅的引荐和关照下,他得到了英国邮政部门普利扑斯总工程师的支持和帮助,在1896年,他的无线电发明取得了英王国的专利权。
    此时的马克尼实验进展迅速,1897年马克尼在英国的南威尔士,大约15千米的距离内再度成功地进行了通讯实验表演。同年5月无线电通讯又成功地实现了从海岸到船只等活动目标之间的通讯实用化,为无线电从实验室走向社会作出了非常有意义的尝试。此时在欧洲马克尼成为妇孺皆知的焦点人物,马克尼以一个科学家的坦荡胸怀,捐弃前嫌,接收意大利政府的邀请回国,帮助建立了一座陆上电报通讯电台。1898年马克尼无线电装置正式投入商业性使用,并开始被用于报道体育赛事、金融信息等与人类活动相关的情况。1899年无线电信号第一次跨越100千米的距离,此时马克尼更希望无线电能打破地域、国家和民族的界限,为人类更好第服务。令人费解的是当马克尼提出让无线电波从欧洲飞越大西洋到达美国的誓言时却遭到各种阻力。物理学家、数学家纷纷提出反对意见,认为是不可能的。马克尼没有动摇执著的决心,因为他深深懂得,科学的灵魂就是探索未知世界,科学的生命是不断实验,只有实验的失败才是真理的判官。经过600多个日夜,马克尼逐步提高了无线电收发装置的灵敏度,同时发射机波长调谐装置研制成功,抗干扰能力增强。
    当20世纪刚来临的时候,在英属牙买加的康沃尔建起了一座52米高的电波发射塔,随即风风火火赶到加拿大的纽芬兰,定做了几只巨大风筝,把接收天线升到122米的空中。这时已是1901年12月12日,在焦灼地等待相约的时间,一组莫尔斯电码中的三点短码代表“s”字母飞跃了千山万水,一共长达2000千米的距离。马克尼的梦想成功了,实现了跨越大西洋的无线电通讯。手里拿着译电员译好的电文,年仅27岁的马克尼禁不住失声大哭起来。
     从此以后,马克尼的无线电事业在全球范围内得到不可遏制的迅速发展。无论是发达国家还是发展中国家,甚至比较落后的国家都纷纷建立陆上电台。行使在各大海洋上的商船、邮船等也陆续开始使用马克尼发明的无线电装置。
    无线电终于成了全球性的事业。
     1933年马克尼因此拿到了诺贝尔奖,在盛大的宴会上当中表演无线电环球通讯,经过33秒时间电报绕地球一周后又传回了宴会上。
     1937年7月20日,马克尼这位卓越的“无线电通讯之父”,因病医治无效停止了心跳,终年63岁。
     人们为了纪念他,将4月25日(马克尼生日)命名为“世界海上无线电服务日”。他一生致力于人类的无线电事业,为无线电广播、电视、微波通讯、人造卫星等公众事业,打开一扇神秘的大门……

三合一制作游戏

 

    低成本进行三极管振荡、延时以及NE555振荡发声的游戏与实验,可了解电子小制作的一些方法,在趣味性的游戏中了解而相关原理。可进行多种小游戏。

怪声另类玩法

 

    怪声的变化很多,上面只是冰山一角。通过旋转可调电阻可同样达到变调的目的,目的是了解和熟悉可调电阻及光敏元件的工作机理。此样式可演变为简易门铃等制作,也将其变成生活中的一个具有一定用途的小制作。

三极管振荡发光(学生制作组件)

 

    上图显示时站长设计的可用于学生制作的正当发光组件,所有元件已经焊接好并留有线头供学生使用。可适应低年级或小学生进行制作用,中学生动手能力强可提供散件让学生在教师的指导下进行元件的焊接,随后再制作成作品。拓展制作的空间是十分丰富的,不仅仅可以制作会眨眼睛的XX,还可制作一定的标志等等。眨眼睛的XX只需要2只LED

555振荡(怪声实验)套件

    NE555制作怪声套件,目前站长已就此设计了若干玩法,可形成多种制作风格。需要配备6V(4F22)的层叠电池一块,可形成模拟鸟的叫声等效果。

    站长已经此类内容进行了一些发挥,多种方案制作成本相差不大但是趣味性不同,各有特点并且拓展制作的方式也有些许变化。学生通过制作可了解NE555的有关知识,是一个比较好的活动内容,可进行创意制作竞赛,最终完成的作品样子与用途也十分丰富,学生的创造力得到锻炼与提高。

三极管振荡发光(会眨眼的XX)

 

    设计的三极管正当实验套装适合上课用,操作比较简单,学生在游戏过程中了解振荡的原理与改变振荡周期的办法。学生在游戏中了解三极管、LED以及电容的有关知识。插接的方式便于操作,又可多次重复使用。教学时间在1~2节课为宜,可引申发明创造的思路,制作电子小制作眨眼睛的XX,增加制作的乐趣和活动的兴趣,毕竟需要利用纸、木材、金属或其它材料设计外形,综合性比较强。

延时电路实验套件

 

   以较低的价格制作实验套件,上课使用学生可方便操作,并且插接件可重复使用。学生通过游戏可理解延时电路的特点并知道更改延时时间的办法,能够利用简单的材料进行一定的小制作,甚至会引发学生发明创造,新的科学游戏就会诞生,本站有一些创意制作,看看站长与学生的创意制作你会得到足够的启发。

    提示:有想将其用在卫生间的请注意,这个电路用在卫生间的等或换气扇上并不节能,养护也比较麻烦,仅仅制作模型说明原理是可以的。卫生间做好利用晶闸管制作的延时电路,节约材料养护简单甚至免维护。有想用在暗房中的,最好采用时钟电路控制等更高。站长的设计本意就是利用其进行各种科学小制作,或教具学具满足需求,了解相关原理。

电子创意制作实验平台2008

  

   上左图是站长设计的上课用学生的实验平台主要部分,原设计的游戏进行了简化保留14个实验内容,通过14个游戏熟悉电子知识和创新发明的有关技巧。上右图是适合学生自己研究尝试的一个平台,实验内容丰富可进行30余个有趣的游戏,实验后学生的思维可得到有效拓展,有利于激发创造潜能。目前关于这两个平台的具体实验细节已经编写完成。与之配套的制作实验套材也已设计完成,有兴趣的请关注相关文章及商城里的提示。

延时电路创意制作学生作品赏析4

 

   葵英小学 沈志鹏6.1制作的视觉暂留现象(小鸟进笼),可看到小鸟进笼和飞出笼的效果。不过要想实验效果比较理想,电机应该并接0.01uF电容保护,延时套件中的1000uF电容不用更改为220uF或470uF效果会更好些,既进行了制作也了解了一个科学原理创意比较独到。

延时电路创意制作学生作品赏析3

 

   9中的刘昶坤同学制作的延时音乐门铃,利用了一片音乐电路加到里面,变成了生活中比较实用的一件作品,如果有一个比较好的外观效果更好。

 

    9中冷宗霖同学制作的延时排气扇模型,考虑到卫生间排气扇使用不便而设计,将延时电路加入可实现工作一定时间后自动停止。延时电路套件可实现此功能,不过需要在输出控制处利用继电器,将实现低电压控制高电压电气工作的情况,其实继电器用途很广,家里的热水器插头经常插拔会引起送到、氧化埋下安全隐患,如果使用固态大电流继电器将插头去掉效果更好。细心体味生活中的各个物件的使用,找出短处加以改进就是一个小小的发明,也将改变你的生活。

延时电路创意制作学生作品赏析2

 

    虎滩小学的  刘晓倩 制作的太阳能供电延时小电扇。考虑到能源的利用想法独到,制作利用了亚克力支架效果也比较美观。

延时电路创意制作学生作品赏析

 

   左图是明星小学的隋楚鹏同学作品——延时小电扇,制作利用了废弃材料和玩过的简易空气桨模型的材料,制作比较好。

    右图是明星小学罗驭航同学的作品延时小床头灯。

    这两个作品有点小缺憾是体积稍大了点,另外轻触开关如果加上将十分完美,任意时间只要轻轻一按即可工作。

一个556构成两个同步的多谐振荡器电路图

 

cc4017b构成的卫生间照明自动开关电路图

 

        比较实用的电路,可剞劂日常生活中的一些问题,对于卫生间的照明起到节能的作用。

可变音调的555振荡器电路图

 

    制作起来比站长的怪声玩具要复杂些,有兴趣的可自己动手试一试。

晶闸管延时电路图

 

    结构简单制作比较容易,利用几个小元件就可以控制电灯是用途比较广的一种设计方式。

晶闸管声控电路图

 

电子小喇叭

    这是一个电子小喇叭,按一下叫一下,按一分钟响60秒。用来做门铃也可以。放大电路图见

 

  为什么用电池给扬声器通电不会自动发声?
  因为,电池是直流电,通电后电流不会自动变化,不能带动纸盆振动。发声是离不开振动的,并且要求振动频率在音频范围。
  怎样让电流自动变化呢?象秋千一样自动的荡来荡去呢?
  这就要用到振荡电路。本实验——电子小喇叭——就是振荡电路的应用。通过改变C1、R3可以改变振荡频率,改变L1为灯泡则会闪光(很低频时)。
  如图,K1接通电源时,一个很小的电流通过R1流到Q1的基极,Q1通过R2和Q2的基极产生一个较大的电流,会让Q2导通,Q2导通就会给扬声器L1通电,当L1上的电压升高时,L1上的电压会通过R3、C1给Q1提供更大的基极电流,这会让Q1、Q2更加导通,L1上的电压更高。
  电源电压是固定的,L1上的电压升高到接近电源电压了又会怎么样?毫无疑问,一定是停止上升。由于R3的阻值远远小于R1,所以L1上的电压变化决定了Q1的基极电流的变化,当L1上的电压无法再上升时,Q1的基极电流也会开始减小。
  现在好了,Q1的基极电流减小的直接后果就是Q2的基极电流减小,让Q2不给L1通电,这会导致L1上的电压下降。正如刚才的上升过一样,L1上的电压下降会通过R3、C1让Q1基极电流更小,这会让Q1、Q2更加截止,L1上的电压更低。
  当L1上的电源电压低到0V后,又会怎么样呢?一定是停止下降。和刚才类似,L1上的电压无法再下降,不能再影响Q1的基极电流,这时R1又会给Q1提供基极电流,回到刚接通电源时的那个状态,周而复始,形成了持续的自动的电流变化——振荡!
  图中,C1、R3是两个非常关键的元件,它们起将后级的信号传递到前级,起反馈作用,所以叫做反馈电路。C1、R3还决定了振荡频率,改变C1和R3就可以改变频率。图中是为了用电子实验套件中的电子元件方便而随便取值,振荡频率较高,较难听清。建议将C1、R3加大。
  反馈电路的作用如果是“火上浇油”或者“雪上加霜”,那么就叫正反馈,如果是“降温解暑”或者“雪中送炭”,那么就叫负反馈。
  本实验中,L1电压上升时,反馈目的是为了让电压更高;L1电压下降时,反馈目的是为了让电压更低,很明显,这属于正反馈。一般情况下,在具有足够放大倍数的电路中,加入正反馈就可以产生振荡。
  不起振的常见问题:由于Q1、Q2的放大倍数太高,三极管始终处在饱和导通状态,所以不会起振。这时请增大R1阻值在10M以下,或者减小R2在1K以上。当然,装配错误也是不会起振的。
  元件清单:
    1M电阻3只;
    10K电阻6只;
    100K电阻3只;
    104电容1只;
    1UF电容1只(图中没有用);
    10UF电容1只(图中没有用);
    NPN型9014三极管一只,左发右集中间基;
    PNP型9012三极管一只,左发右集中间基;
    电源开关一只;
    小万能线路板一块。
    说明:多出的电阻和电容是供改变振荡频率实验用途。电阻可以串联并联来使用:例如三只1M的电阻串联可以得到3M、2M的阻值,并联可以得到0.33M和0.5M的阻值。


小兔子眨眼睛

    当你在醉心的玩赏动物布娃娃时,如果布娃娃的那对眼睛能发出光来,忽闪急闪的眨呀眨,你是不是感到又特别一翻滋味呢?这里提供了一个小兔子眨眼睛,电子闪光胸花的电路,电路简单,不需要调试即可工作。
    套件详细资料:印刷电路板,原理图,元件清单,元件,原理说明,制作步骤说明、透明外壳等等。欢迎大家制作选购。

    电路原理和原理图

 

   本电路是一个典型的多谐振荡电路。由Q1、Q2交叉耦合而成。R1、R2分别是Q1、Q2的集电极电阻。R3、R4分别是Q1、Q2的基极偏置电阻。多谐振荡器没有稳定状态,要么Q1截止、Q2导通;要么Q1导通,Q2截止,这两状态周期性的自动翻转,D1、D2周而复始的交替点亮。
接通电源后,由于接线电阻、分布电容、元件参数的不一致等偶然因素。三极管必然是一只导通,一只截止。当Q1导通,Q2截止:C2经D2、R2、Q1的基极-发射集充电,充电电流为IC2充,C1经R3、Q1集电极-发射极放电,电流为IC1放,同时电源正极经D1、R1、Q1集电极-发射极到负极形成回路,D1点亮,D2熄灭。随着C1的放电及反方向充电,当C1的右端(即Q2的基极)电位达到0.7V时,Q2由截止变为导通,其集电极电压U2=0,由于C2两端电压不能突变,Q1基极电位变为-VCC,Q1由导通变为截止,电路翻转为另一暂稳状态,D2点亮,D1熄灭;当Q2导通,Q1截止时原理以其相反。如此周而复始地自动翻转,形成自激振荡。振荡周期T=0.7(R3C1+R4C2)通常R3=R4=R,C1=C2=C。则T=1.4RC,振荡频率F=1/1.4RC。

1.5V点亮LED闪灯

  平时1.5V的电压是点不亮LED的,本电路在不用电感的情况下实现1.5V点亮LED。

一、目的及要求:

    通过对本制作的安装、焊接、测试,了解电子产品的内部构造,训练动手能力,掌握元器件的识别、简易测试以及整机调试工艺。

     熟练使用电烙铁、剪钳、万用电表等电子工具。

    对照电路原理图,了解工作原理,图上符号,并与实物对照。

      认真仔细的安装焊接,排除安装焊接过程中出现的故障。

二、电路原理图及工作原理:

    通电源后,由于接线电阻、分布电容、元件参数的不一致等因素。三极管必然是一只导通,一只截止。当Q1导通,Q2截止时:C2经R2、Q1的基极-发射集充电,充电电流为IC2充,C1经R3、Q1集电极-发射极放电,电流为IC1放,同时电源正极经R1、Q1集电极-发射极到负极形成回路。随着C1的放电及反方向充电,当C1的右端(即Q2的基极)电位达到0.7V时,Q2由截止变为导通,其集电极电压U2=0,由于C2两端电压不能突变,Q1基极电位变为-VCC,Q1由导通变为截止,电路翻转为另一暂稳状态,当Q2导通,Q1截止时原理以其相反。当Q2截止时,LED不亮,当Q2导通时,电容C3通过Q2给D1放电,LED点亮。如此周而复始地自动翻转、闪亮。振荡周期T=0.7(R3C1+R4C2)通常选R3=R4=R,C1=C2=C。则T=1.4RC,振荡频率F=1/1.4RC。

 

三色彩灯

电子元件清单
 
红、黄、绿三个发光二极管轮流发光,象交通红绿灯。
元件清单: (共16个)
9014晶体三极管---------------------3个
红、黄、绿发光二极管---------------各1个或者多个
100uF电解电容器-------------------3个
220欧电阻器(红红棕金)------------- 3个
4.7千欧电阻器(黄紫红金)----------- 3个

 

也可以把发光二极管做成三个同心圆的形状同色的做成一个圆,这样看起来也比较有层次感.

团圆灯

   

    拉起手来(见图示),彩灯就大放光明。这当然会大大增添节日的欢乐气氛,也会为节日的家庭带来浓厚的科技气息!
  一、工作原理

 

  “团圆灯”的电路如图所示。晶体三极管VT1、VT2、VT3复合联接,总电流放大系数是各管电流放大系数的乘积,约达几十万倍。全家人围成一圈,彼此拉起手来,其中第一人空着的一只手捏住a线头,最后一个人空着的一只手捏住b线头。电流就会从3V电池G的正极,通过VT1的发射极、基极(也说发射结),限流电阻器R(主要防止a、b线头相碰后,短路电流烧坏VT1发射结),a线头,以及每个人的身体流回到b线头,再流到G的负极。这个电流是极其微小的,但放大几十万倍以后,流过小电珠H的电流就有上百毫安,足以使它发光。
  这个游戏说明,人体是可以导电的。不过,因为电源电压只有3V,电流极小,对人绝对安全。这个游戏还可以使我们对晶体三极管的放大作用取得感性认识:那么微小的电流,经过晶体三极管的放大,竟可以使小电珠发光。
  二、元器件选择
  VT1选用9015,VT2、VT3选用9013或9014型硅NPN中功率晶体三极管,均要求电流放大系数β>100。
  R用RTX-1/8W型碳膜电阻器。H用手电筒常用的2.5V、0.3A小电珠。G用两节5号干电池串联(须配上塑料电池架)而成,电压3V。因整个电路平时耗电甚微(实测静态总电流仅几个到几十μA),故无须设置电源开关。
  三、制作与使用

 

  图示为该“团圆灯”的印制电路板接线图。印制电路板用刀刻法制作而成,实际尺寸约为45mm×25mm。
  焊接好的电路板连同电池G一块装入外观漂亮的塑料香皂盒(或其它小盒内)。盒面板开孔固定小电珠H,盒侧面开孔分别引出a、b线头,其引线长度均以1m左右为宜。为了让小电珠H发出红色光,以更好地渲染节日气氛,可将小电珠的玻璃泡用透明颜色(可用指甲油代替)涂成红色,或用取自包装糖果的红色玻璃纸包裹起来。
  制成的“团圆灯”,一般不用任何调试便可投入使用。如果附近存在较强的交变电磁场,a线头就会成为天线接收并通过晶体三极管放大这些交变电信号,轻则使静态时电路的耗电量增大,白白消耗电池电能;重则使小电珠一直发出亮光,无法正常使用。这时,可通过在VT1的发射极与基极间跨接一只0.01μF(也就是上面标有103)的瓷介电容器来加以排除;并且注意在使用时尽量远离交流用电器和电线。如果不加装电容器,则用毕后最好从电池架上取出电池,以避免电路受感应电信号影响,而白白消耗电池电能。
  使用时注意:如果家里人太多,或天气太干燥,可以先洗洗手。因为潮湿的皮肤电阻小,小电珠会更亮些。
    如果把小电灯泡换成七彩LED效果更好(要注意极性,长脚为下短脚为负)。但最好要串接一个1K电阻。

延时电路制作教程2

  

    1.上面两步进行后主原件已经焊接完成,下面要进行其它的焊接。
    2.先认识图示中的各部分标记。
   3.黄色方块标注的两个孔是用来连接轻触开关或自制的轻触装置等,可使用独芯导线裸露线头代用。记住使用的时候只是轻轻碰一下就分开,不能总是连接在一起。
   4.蓝色方块圈定的两孔是用来连接外部用电器的,比如小电珠、LED、电机甚至是继电器等。“+”标记的位置是在连接的时候供参考,连接的外部用电器有正负极要求的一定要注意。
   5.右侧的四孔使用两种方块圈定意图是不同的,白色方块分别圈定两孔,此时是准备安装拨动开关、按钮开关或自制的简易开关设定的,一组安装开关,一组连接电源的正负极,注意图示的正负极位置;红色圈定是不按开关的,将电源的正负极直接连接得到标有正负极标记的孔中即可。

    元件焊接完成效果参照如下

 


延时电路制作教程1

 

    1.将套件从材料袋中取出,将小线路板按照图示的样子放好。
    2.拿起电容(个头比较大的原件),看看旁边的标记,有“-”号标记的相对应脚是负极。
    3.图示中的黄颜色圆圈标注的两个小孔就是电容的安装位置,电容的正极从“+”孔插入,负极从“-”孔插入,尝试一下。
    4.将电阻取出,线脚弯曲后两脚分别插入蓝色方块标记的两孔内,电阻是没有正负极方向要求的,任意方向均可。
    5.将电容与电阻焊接在线路板上即完成第一步。

    注意:一定要先焊接电容后焊接电阻,原因是电容比较胖容易影响电阻插入到相应的孔中。电烙铁在焊接电容的时候时间要尽量短些,以免影响电容的寿命和工作的效果,时间过长会损坏电容。

 

    1.拿起有三条腿的电子元件,看看上面的标识,认清那个是9014那个是8050。塑封半圆柱体的这两个三极管是比较常用的三极管,9014允许通过的最大电流是100mA,8050的极限电流是1.5A极限功率为1W。因三极管具有放大最用,故低电流的9014在前,进一步触发促使8050通过比较大的电流,安装原件的方向参照黄色方块与蓝色方块之间的图标,平面朝右侧,三只脚依次插入三个孔中即可。
    2.在背面进行焊接,焊接操作可安装一个焊接一个,也可两个都插入后一块进行焊接。
    3.焊接三极管的时间要尽量短,最好每个角的烙铁停留时间不超过3秒。


延时电子创意制作提示

 

    材料包含在简易空气桨车辆模型的材料中,原本计划是先进行车辆模型的竞赛,车辆变成自控自动停车的,增加竞赛的趣味性与游戏性,因一些原因将电子制作赛提前。电子创意制作要使用的材料可能包括图示的内容,材料中已经给出了延时电路套件、2段独芯的导线、电池盒和电机等。必备的是延时套件与电池盒,电机还是要进行车辆模型制作的,在制作的过程中不要影响到这两模型的制作。可将车辆的车体、支架等部件均加工完了,剩余的材料再使用到创意电子制作比赛中。
    1.如果要制作床头灯等创意,需要2.5V的小电珠或LED等需要自行配置。
    2.进行学具类的创意制作可能会使用电机等,注意结构的设计要合理,符合相应的科学原理,操作要简便易行。
    3.开关可自行配置轻触开关(触发)、拨动开关(电源开关)等,或进行自制。自制可使用回形针、图钉、大头钉等文具用品或铜导线均可。
    4.若要利用低电压延时控制高电压用电器(照明或其它),需要自行购买继电器来达到要求。继电器选用时要注意是否符合你的设计要求。
    5.先进行延时电路的焊接,焊接方式参照延时电路制作教程。
    6.如果导线长度不够你的设计要求,可自行增加导线。
    7.制作的作品外形可使用日常生活中的废弃物,如饮料瓶、易拉罐、酸奶碗、小药盒等,每个部件的连接可使用胶固定。
    8.纸张类的东西粘接可使用固体胶,塑料或其它的粘接可使用两面胶或万能胶,透明体的粘接可使用透明胶带固定或连接,目的就是增加美观性。不提倡使用502,尤其是天气比较热或室温比较高的时,使用502要格外注意。
    9.电池盒的导线比较软容易断,使用时要考虑电池盒的稳固性,有不影响使用电池盒进行车模制作。
    10.作品的重要是创意用途或应用,要具有一定的实用价值。


无线电创意制作赛规则

【无线电创意制作赛】
给定部分电子元件和线路板,学生将制作的内容进行发挥,变更为不同用途,制作成相应的一个具有一定使用价值的东西,可以是学具也可以是生活用品。

1.使用延时电路套件进行制作。
2.外形与用途自行设计,辅助材料自备,可使用日常生活中的废弃物进行。
3.作品完成后要拍数码照片(照片大小修改为100KB以内,像素点为500×350左右),并标注制作人与作品名称,附大约50字左右的文字说明。最好使用WORD进行相关编辑成电子文档。
4.每校参赛作品数为6~10份。
5.在规定时间内,以学校为单位上报电子文档,并上交1~2件优秀作品,进行参评,评选后作品返还。
6.根据学生的创意与外形制作评定分数。


NE555控制的小电机自动往返电路图

 

LM358构成的闪光灯调光电路

 

LED发光二极管闪烁灯电路图

 

        可参照本站的其它文章进行制作。

NE555特点

    NE555的特点有:
  1.只需简单的电阻器、电容器,即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广,可由几微秒至几小时之久。
  2.它的操作电源范围极大,可与TTL,CMOS等逻辑闸配合,也就是它的输出准位及输入触发准位,均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
  3.其输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载。
  4.它的计时精确度高、温度稳定度佳,且价格便宜。
  b. NE555引脚位配置说明下:
  Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ,通常被连接到电路共同接地。
  Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC,下缘须低于1/3 VCC 。
  Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位,移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。
  Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。
  Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
  Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。
  Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力,当输出为ON时为LOW,对地为低阻抗,当输出为OFF时为HIGH,对地为高阻抗。
  Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。


555内部结构

 

电子

   简介:电子是一种基本粒子,目前无法再分解为更小的物质。其直径是质子的0.001倍,重量为质子的1/1836。电子围绕原子的核做高速运动。电子通常排列在各个能量层上。当原子互相结合成为分子时,在最外层的电子便会由一原子移至另一原子或成为彼此共享的电子。
  这是由爱尔兰物理学家乔治·丁·斯通尼于1891年根据电的electric + -on“子”造的字
  电子属于亚原子粒子中的轻子类。
轻子被认为是构成物质的基本粒子之一,即其无法被分解为更小的粒子。它带有1/2自旋,即又是一种费米子(按照费米—狄拉克统计)。电子所带电荷为e=1.6 ×
10的-19次方库仑,质量为9.10 × 10-31 kg (0.51 MeV/c2)。通常被表示为e-。
电子的反粒子是正电子,它带有与电子相同的质量,自旋和等量的正电荷。
  物质的基本构成单位——原子 是由电子、中子和质子三者共同组成。相对于中子和质子组成的原子核,电子的质量极小。质子的质量大约是电子的1840倍。
  当电子脱离原子核束缚在其它原子中自由移动时,其产生的净流动现象称为电流。
  静电是指当物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡的情况。当电子过剩
时,称为物体带负电;而电子不足时,称为物体带正电。当正负电量平衡时,则称物体是电中性的。 静电在我们日常生活中有很多应用方法,其中例子有喷墨打印机。
  电子是在1897年由剑桥大学的卡文迪许实验室的约瑟夫·汤姆生在研究阴极射线时发现的。
  一种对在原子核附近以不同概率分布的密云的基本假设。作用范围现阶段只能在核外考虑(所有假设粒子现在都只能在核外摸索摸索)它被归于叫做轻子的低质量物质粒子族,被设成具有负值的单位电荷。
  电子块头小重量轻(比
μ介子还轻205倍),被归在亚原子粒子中的轻子类。轻子是物质被划分的作为基本粒子的一类。电子带有1/2自旋,满足费米子的条件(按照费米—狄拉克统计)。电子所带电荷约为-
1.6 × 10-19库仑,质量为9.10 × 10-31 kg (0.51
MeV/c2)。通常被表示为e-。与电子电性相反的粒子被称为正电子,它带有与电子相同的质量,自旋和等量的正电荷。
电子在原子内做饶核运动,能量越大距核运动的轨迹越远.有电子运动的空间叫电子层.第一层最多可有2个电子.第二层最多可以有8个,第n层最多可容纳2n^2个电子,最外层最多容纳8个电子.最后一层的电子数量决定物质的化学性质是否活泼,1、2电子为金属元素,3、4、5、6、7为非金属元素,8为稀有气体元素.
  物质的电子可以失去也可以得到,物质具有得电子的性质叫做氧化性,该物质为氧化剂;物质具有失电子的性质叫做还原性,该物质为还原剂。物质氧化性或还原性的强弱由得失电子难易决定,与得失电子多少无关。
  运动的电子
  我们现在知道,电荷的最终携带着是组成原子的微小电子。在原子中,每个绕原子核运动的电子都带有一个单位的负电荷,而原子核里面的质子带有一个单位的正电荷。正常情况下,在物质中电子和枝子的数目是相等的,它们携带的电荷相平衡,物质呈中型。物质在经过摩擦后,要么会失去电子,留下更多的正电荷(质子比电子多)。要么增加电子,获得更多的负电荷(电子比质子多)。这个过程称为摩擦生电。
  自由电子(从原子冲逃逸出来的电子)能够在导体的原子之间轻易移动,但它们在绝缘体中不行。于是,物体在摩擦时传递到导体上的电荷会被迅速中和,因为多余的电子会从物质
表面流走,或者额外的电子会被吸附到物体表面上代替流失的电子。所以,无论摩擦多么剧烈,金属都不可能摩擦生电。但是,橡胶或塑料这样的绝缘体,在摩擦之后,其表面就会留下电荷。
  电子的运动与宏观物体运动区别的几大特征:
  (1)质量很小(9.109×10-31kg);
  (2)带负电荷;
  (3)运动空间范围小(直径约10-10m) ;
  (4)运动速度快(10-6m)。电子的运动特征就与宏观物体的运动有着极大的不同----它没有确定的轨道。因此科学家主要采用建立模型的方法对电子的运动情况进行研究。
  核外电子排布的规律:
  1.电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布;
  2.每层最多容纳的电子数为n的平方的二倍个(n代表电子层数);
  3.最外层电子数不超过8个(第一层不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个。
  4.电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里,即先排第一层,当第一层排满后,再排第二层,第二层排满后,再排第三层。
  电子在原子核外空间一定范围内出现,可以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围,所以,人们形象地把它叫做“电子云”
  历史
  电子是在1897年由剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·汤姆生在研究阴极射线时发现的。

电子并非基本粒子
  100多年前,当美国物理学家Robert Millikan首次通过实验测出电子所带的电荷为1.602E-19C后,这一电荷值变被广泛看作为电荷基本单元。然而如果按照经典理论,将电子看作“整体”或者“基本”粒子,将使我们对电子在某些物理情境下的行为感到极端困惑,比如当电子被置入强磁场后出现的非整量子霍尔效应。为了解决这一难题,1980年,美国物理学家Robert Laughlin提出一个新的理论解决这一迷团,该理论同时也十分简洁地诠释了电子之间复杂的相互作用。然而接受这一理论确是要让物理学界付出“代价”的:由该理论衍生出的奇异推论展示,电流实际上是由1/3电子电荷组成的。
  在一项新的实验中,Weizmann机构的科学家设计出精妙的方法去检验这一非整电子电荷是否存在。该实验将能很好地检测出所谓的“撞击背景噪声”,这是分数电荷存在的直接证据。科学家将一个有电流通过的半导体浸入高强磁场,非整量子霍尔效应随之被检测出来,他们又使用一系列精密的仪器排除外界噪声的干扰,该噪声再被放大并分析,结果证实了所谓的“撞击背景噪声”的确来源于电子,因而也证实了电流的确是由1/3电子电荷组成。由此他们得出电子并非自然界基本的粒子,而是更“基本”更“简单”且无法再被分割的亚原子粒子组成。

关于电子的相关活动
  电子大赛 例如湖北省的电子大赛(有黄冈职业技术学院和武汉大学等著名院校的参加)
  全国电子设计大赛 更是汇集了全中国著名的大学。
  为现代化建设的中国提供了大批的人才。

无线电小知识

    无线电是指在自由空间(包括空气和真空)传播的电磁波,是其中的一个有限频带,上限频率 在300GHz(吉赫兹),下限频率较不统一, 在各种射频规范书, 常见的有三 3KHz~300GHz(ITU-国际电信联盟规定), 9KHz~300GHz, 10KHz~300GHz。
  无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。
  无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。
通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。
  麦克斯韦最早在他递交给英国皇家学会的论文《电磁场的动力理论》中阐明了电磁波传播的理论基础。他的这些工作完成于1861年至1865年之间。
  海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)在1886年至1888年间首先通过试验验证了麦克斯韦尔的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性,并发现电磁场方程可以用偏微分方程表达,通常称为波动方程。
  1906年圣诞前夜,雷吉纳德·菲森登(Reginald Fessenden)在美国麻萨诸塞州采用外差法实现了历史上首次无线电广播。菲森登广播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗诵《圣经》片段。位于英格兰切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播世界上第一个定期播出的无线电广播娱乐节目。

发明
  关于谁是无线电台的发明人还存在争议。
  1893年,尼科拉·特斯拉(Nikola Tesla)在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信。在为“费城富兰克林学院”以及全国电灯协会做的报告中,他描述并演示了无线电通信的基本原理。他所制作的仪器包含电子管发明之前无线电系统的所有基本要素。
  古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)拥有通常被认为是世界上第一个无线电技术的专利,英国专利12039号,“电脉冲及信号传输技术的改进以及所需设备”。
  尼科拉·特斯拉1897年在美国获得了无线电技术的专利。然而,美国专利局于1904年将其专利权撤销,转而授予马可尼发明无线电的专利。这一举动可能是受到马可尼在美国的经济后盾人物,包括汤玛斯·爱迪生,安德鲁·卡耐基影响的结果。1909年,马可尼和卡尔·费迪南德·布劳恩(Karl
Ferdinand Braun)由于“发明无线电报的贡献”获得诺贝尔物理学奖。
  1943年,在特斯拉去世后不久,美国最高法院重新认定特斯拉的专利有效。这一决定承认他的发明在马可尼的专利之前就已完成。有些人认为作出这一决定明显是出于经济原因。这样二战中的美国政府就可以避免付给马可尼公司专利使用费。
  1898年,马可尼在英格兰切尔姆斯福德的霍尔街开办了世界上首家无线电工厂,雇佣了大约50人。
  无线电经历了从电子管到晶体管,再到集成电路,从短波到超短波,再到微波,从模拟方式到数字方式,从固定使用到移动使用等各个发展阶段,无线电技术已成为现代信息社会的重要支柱。

无线电的用途
  
  无线电的最早应用于航海中,使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。现在,无线电有着多种应用形式,包括无线数据网,各种移动通信以及无线电广播等。
  以下是一些无线电技术的主要应用:
  通信
  声音
  * 声音广播的最早形式是航海无线电报。它采用开关控制连续波的发射与否,由此在接收机产生断续的声音信号,即摩尔斯电码。
  * 调幅广播可以传播音乐和声音。调幅广播采用幅度调制技术,即话筒处接受的音量越大则电台发射的能量也越大。 这样的信号容易受到诸如闪电或其他干扰源的干扰。
  * 调频广播可以比调幅广播更高的保真度传播音乐和声音。对频率调制而言,话筒处接受的音量越大对应发射信号的频率越高。调频广播工作于甚高频段(Very High
Frequency,VHF)。频段越高,其所拥有的频率带宽也越大,因而可以容纳更多的电台。同时,波长越短的无线电波的传播也越接近于光波直线传播的特性。
  * 调频广播的边带可以用来传播数字信号如,电台标识、节目名称简介、网址、股市信息等。在有些国家,当被移动至一个新的地区后,调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。
  * 航海和航空中使用的话音电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。
  * 政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。相对于调频广播或电视伴音的16KHz带宽,保真度上不得不作出牺牲。
  * 民用或军用高频话音服务使用短波用于船舶,飞机或孤立地点间的通讯。大多数情况下,都使用单边带技术,这样相对于调幅技术可以节省一半的频带,并更有效地利用发射功率。
  * 陆地中继无线电(Terrestial Trunked Radio, TETRA)是一种为军队、警察、急救等特殊部门设计的数字集群电话系统。
  电话
  * 蜂窝电话或移动电话是当前最普遍应用的无线通信方式。蜂窝电话覆盖区通常分为多个小区。每个小区由一个基站发射机覆盖。理论上,小区的形状为蜂窝状六边形,这也是蜂窝电话名称的来源。当前广泛使用的移动电话系统标准包括:GSM,CDMA和TDMA。运营商已经开始提供下一代的3G移动通信服务,其主导标准为UMTS和CDMA2000。
  * 卫星电话存在两种形式:INMARSAT 和 铱星系统。两种系统都提供全球覆盖服务。
INMARSAT使用地球同步卫星,需要定向的高增益天线。铱星则是低轨道卫星系统,直接使用手机天线
  电视
  * 通常的模拟电视信号采用将图像调幅,伴音调频并合成在同一信号中传播。
  * 数字电视采用MPEG-2图像压缩技术,由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。
  紧急服务
  * 无线电紧急定位信标 (emergency position indicating radio beacons,EPIRBs), 紧急定位发射机或
个人定位信标是用来在紧急情况下对人员或测量通过卫星进行定位的小型无线电发射机。它的作用是提供给救援人员目标的精确位置,以便提供及时的救援。
  数据传输
  * 数字微波传输设备、卫星等通常采用正交幅度调制(Quadrature Amplitude
Modulation,QAM)。QAM调制方式同时利用信号的幅度和相位加载信息。这样,可以在同样的带宽上传递更大的数据量。
  * IEEE 802.11是当前无线局域网(Wireless Local Area
Network,WLAN)的标准。它采用2GHz或5GHz频段,数据传输速率为11 Mbps或54 Mbps。
  * 蓝牙(Blueteeth)是一种短距离无线通讯的技术。
  辨识
  * 利用主动及被动无线电装置可以辨识以及表明物体身份。(参见射频识别)
  其它
  * 业余无线电是无线电爱好者参与的无线电台通讯。业余无线电台可以使用整个频谱上很多开放的频带。爱好者使用不同形式的编码方式和技术。有些后来商用的技术,比如调频,上边带调幅,数字分组无线电和卫星信号转发器,都是由业余爱好者首先应用的。

导航
  
  * 所有的卫星导航系统都使用装备了精确时钟的卫星。导航卫星播发其位置和定时信息。接收机同时接受多颗导航卫星的信号。接收机通过测量电波的传播时间得出它到各个卫星的距离,然后计算得出其精确位置。
  * Loran系统也使用无线电波的传播时间进行定位,不过其发射台都位于陆地上。
  * VOR系统通常用于飞行定位。它使用两台发射机,一台指向性发射机始终发射并象灯塔的射灯一样按照固定的速率旋转。当指向型发射机朝向北方时,另一全向发射机会发射脉冲。飞机可以接收两个VOR台的信号,从而通过推算两个波束的交点确定其位置。
  * 无线电定向是无线电导航的最早形式。无线电定向使用可移动的环形天线来寻找电台的方向。

雷达
  * 雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。
  * 导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次,通过反射波确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。
  * 多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过,其所发射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优亮的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。
  * 搜索雷达运用短波脉冲扫描目标区域,通常每分钟2-4次。有些搜索雷达应用多普勒效应可以将移动物体同背景中区分开来
  * 寻的雷达采用于搜索雷达类似的原理,不过对较小的区域进行快速反复扫描,通常可达每秒钟几次。
  * 气象雷达与搜索雷达类似,但使用圆极化波以及水滴易于反射的波长。风廓线雷达利用多普勒效应测量风速,多普勒雷达利用多普勒效应检测灾害性天气。

加热
  * 微波炉利用高功率的微波对食物加热。(注:一种通常的误解认为微波炉使用的频率为水分子的共振频率,而实际上使用的频率大概是水分子共振频率的十分之一。)

动力
  
  * 无线电波可以产生微弱的静电力和磁力。在微重力条件下,这可以被用来固定物体的位置。
  * 宇航动力: 有方案提出可以使用高强度微波辐射产生的压力作为星际探测器的动力。

天文学
  * 是通过射电天文望远镜接收到的宇宙天体发射的无线电波信号可以研究天体的物理、化学性质。这门学科叫射电天文学。
  附录:
  无线电频率
  无线电波含有迅速振动的磁场。振动的速度就是波的频率,以赫兹(Hz)为单位。1赫兹等于每秒振动一下。一千赫(kHz)等于1000赫兹。不同频率的波段用来发射各种不同的信息。
  无线电频带
  无线电按波长和频率分
  长波:波长>1000M, 频率3000KHz-30 KHz
  中波: 波长100M-1000M, 频率300 KHz- 3000 KHz
  短波: 波长100M-10M, 频率3MHz~30MHz
  超短波:波长1M-10M, 频率30MHz -300MHz, 亦称甚高频(VHF)波、米波
  微波: 波长1M-1MM, 频率300MHz-300KMHz,
  无线电按用途分:民用、商用、军用。
  民用:一般指我们听得无线广播,一般没有这样高的波段;
  商用:机场、通讯运营商使用的无线电;
  军用:军事用途。
  一般私人是不允许私自架设电台的,小心被抓。

无触点温度报警器电路图

 

时间继电器电路图

 

青少年视力保护器电路图

 

节日闪烁彩灯电路图

 

简易讯响器电路图

 

简易门铃电路图

 

    可使用XY03制作,设计外形即可当门铃使用,也可以稍加更改有其它用途。

光照变音电路图

 

发光二极管闪烁器电路图

 

光控玩具琴电路图

 

光控自动闪烁灯电路图

 

 

光控继电器电路图

 

感应高压报警器电路图

 

电子验电器电路图

    可使用xy03制作,可感知是否有电,也可将其拓展制作成其它的东西。 

电眼小熊猫电路图

 



电码练习器电路图

 

    可使用XY03制作。可让学生自己设计游戏也可熟悉电码的相关知识。

磁控报信电路图

 

    可使用本站的xy03线路板制作。

怪声套件(插接件)示例

 

       为不具备焊接条件和技术的学生准备的插接套件,除此主要部件外还有电池扣、小喇叭、导线、电阻、光敏电阻等器件。左插针连接电阻或光敏电阻等,右上插针连接6V电源(上正下负),右下插针连接喇叭。通过游戏可明白光敏电阻的作用,可将本器件拓展应用制作成导体与绝缘体测试仪等东西。

延时电路套件(插接件)示例

 

   为没有焊接条件和技术的学生准备的插接形式,此为主部件,另外还有插接件及电线等。左侧的插针主要是进行轻触开关等连接,上中间的插针主要是连接小电珠或电机等,右上连接开关右下连接电源(上正下负)。这样可以通过简单的连接即可进行各种实验,或利用此套件制作枕边灯、自动停车小电扇、自控电动车、椭圆形的地球等,只要想象力丰富动手能力强,这个东西你会派上大用场。

简单亮通开关电路

 

发光二极管控LED电路

 

555单按键轻触开关电路

 

VT66音乐集成电路

 

    VT66是目前已知体积较小的集成电路,序号不同音乐则不同。目前这种元件在大连地区比较难找,不是常见的,但是此种元件是制作玩具等常用,体积小比较方便。

LH9300音乐集成电路

 

KD9300音乐集成电路

 

KD07音乐集成电路

 

HFC9300音乐集成电路

 

555预防近视测光仪

 

晶体管快速测试仪

 

555光耦合快速测试仪

 

555多功能电码练习器原理图

 

   

555长时间定时器电路图

 

    K为继电器,电容与电阻的选择可自己尝试,根据需要确定最后的值。

555变色眼电子猫电路图

    
图中变色的发光二极管如果不好找的话,可将电路稍加更改选择其它种类的发光二极管。

CL9300音乐电路制作

 

    这是N年前的集成音乐芯片,前几天站长淘来玩玩。在A出设计两个插针,B、C处各一个插针,焊接9013三极管,A处为电源的正极和小喇叭的正极,B为喇叭的负极,C为电源的负极,这样就可以了,因为片子含有多种音乐,这样玩还有点意思。目前市场上有更好的音乐集成电路,站长将在后面进行相关介绍。

怪声玩具制作

          

    黄颜色的线表示安在上面的导线,蓝颜色的是表示电子元件安装后,元件引脚线在下面连接的位置。
    安装元件参照图示,因使用了小独石电容(脚距5mm,实际制作可使用瓷片电容两孔正好)在线路板上有打了个孔进行连接,主要是为了布局的美观,可以不打孔使用线路板下方中间的孔也是一样的。实例中给出的插针是卧倒弯的,实际可根据自己的喜好使用直的也可。左侧的插针是连接光敏电阻或电阻的,连接光敏电阻是本例的基本制作,如果连接不同的电阻可充分理解光敏电阻的作用于原理。这两针如果连接的是鳄鱼夹则可以使用本例进行导体与绝缘体的游戏,也就变成了导体与绝缘体的测试仪了。右侧上方的插针是接6v电源的,上针接正极,下针接负极。右侧下方的插针是接小喇叭的。
    本例的制作成本大约为5元,对本材料若感兴趣可联系站长。

创新制作辅助实验板2

 

    这个与上一个是有所不同的,实验科目更广泛,电子元件的价格是相对低一点的,下面的是站长最初的设计看看有什么不同?

 

创新平台辅助实验板1

 

    制作起来还是有些复杂,不过实验的时候还是比较好玩的,这是站长设计过程中的第二个辅助实验板,进行一定的资源优化后决定适当更改设计。与右面的一个进行比较就明白站长的想法了——

创意制作训练平台2008

 

    本站长设计的创意制作训练平台已经尽皆尾声了,设计基本成熟,可参照上图理解。内容包括十几种的经典电子游戏,同时进行拓展训练。得到启发后,可使用站长设计的XY01\XY02\XY03三种小线路板进行各种小制作,可制作数十种小东西,也可能激发创造发明的诞生。制作的具体方法本站将陆续讲解。

创意制作实验平台2008

 

    站长设计的一个电子创意制作训练平台,内含11中基本电路可进行数十种游戏。在游戏的过程中可让学生感受到电子游戏的乐趣与创新思维的跳跃,开拓思路便于学生的创新意识培养。本内容详细部分站长在编写中,此游戏不同于电子百拼。游戏后根据提示可进行若干种创意制作,可有效地锻炼学生的创新思维。

xy02拓展制作2

 

    XY02拓展制作2,主要进行晶闸管游戏,让学生熟悉晶闸管的特点。能理解日常生活中的相关应用。也可利用晶闸管的特点制作游戏道具等。

xy02拓展制作1

 

    这是本站XY02线路板的拓展制作1,可实验光敏二极管控制LED发光二极管发光的游戏。可熟悉电路原理以及二极管的正确认识与应用。仔细思考可将其应用在一些发明中。

延时电路制作示例1

 

 

    采用插接的方式可反复使用同一个电路,可进行各种想法的尝试,是创意制作的一个重要内容,利用本电路可尝试若干种游戏,实现创新思维的迁移。游戏后学生可进行一些创意制作。看看这个电路都能应用在哪些地方,可制作什么东西?

555声光音响示例

 

    灰色线接小喇叭,电源使用6V。本例通电后发光二极管交替闪烁,同时喇叭会传出声音,本例可用于神经衰弱失眠的治疗。

555疲劳检测器示例

 

    调节可调电阻改变发光二极管闪烁的频率,当闪烁频率在20~50之间时,如果看到闪烁或眼冒金星则说明已经疲劳了。本制作具有一定的实用性。

555交替闪烁示例

     

    电源使用6V,通电后两个发光二极管交替闪烁。本例可设计成工艺品等形式。

555怪声制作示例

 

    电源使用6V电压,小喇叭接在绿色线上。为减小体积喇叭可以使用内磁式的。可制作一个小盒子将所有装起来,将光敏电阻露在外面。这样就可以玩了,用手在光敏电阻的上面移动就可以听到不同的声音,当你控制比较好的时候就会模拟鸟的叫声。

555触摸电扇示例

 

    红色为开,黑色为关。蓝色接电机的正极,白色接电机的负极。电源使用6V(4F22)减小体积。可设计一个简单的外形,比如荷兰风车等样子,简易小电扇就完工了。本例中还有一个小电容没有焊接。大家在制作的使用做好采用独石的小电容来减小体积,CBB的电容价格要贵些。

555触摸灯示例

 

    红色为开,黑色为关。电源为6V(使用4F22)可以减小体积,设计外形可放置在床头或书桌旁,因为555静耗电比较大,最好设置一个电源开关。可制作成床头灯等,如果使用电珠做好采用6V 0.1A左右的电珠。

555套件制作1(触摸灯)

 

    套材:印刷线路板、555及8P脚座等。

    可进行触摸灯的制作,使用负载为6V 0.1A左右的电珠。电压使用6V或以上电压均可,一般使用6V电压。触摸灯是中学的实践活动制作内容,555有着广泛的应用,为了方便小制作站长设计的印刷线路板可制作10余种555的应用制作来。

振荡电路套件制作

 

套材包括:印刷线路板、发光二极管、电容、电阻、三极管等。

 

    本例是创新教育的教学内容,被收录在多版本的书籍中,是典型的电路。可利用此电路进行创新设计,设计成多种工艺品等。

延时套件制作

 

套材包括:印刷线路板、三极管、电容、电阻等。

 

    上图为完成效果,改变电容可使用3~12V电压,广泛应用在各种设备上是创新制作的一个简易材料。本站的简易空气桨动力车辆模型就是采用这个电路进行改制的,具有一定的趣味性。

眨眼猫头鹰

 

    本振荡电路是经典振荡电路,发光二极管采用红色或一红一绿交替闪亮。可制作成眨眼的猫头鹰等会眨眼的动物(当然动物身体可采用木制会纸板制作),如果要改变闪烁的频度可变更电容的容量,如果要并入多个发光二极管制作成其它的制作可将9014更改为8050增加电流强度。制作创意无限。

交替闪亮的信号灯

 

 

    注意本实验使用了与非门集成电路74LS00,7脚接负极,14脚接正极。上述使用了集成电路中的2个与非门电路,从中可以体会到与非门电路的使用与它的部分应用。

声控发光二极管闪光

 

    本制作依照电路原理图进行制作比较容易成功,制作时注意话筒的焊接时间要短。本制作灵敏度非常高,玩起来也比较有意思。

晶闸管检测电路

 

    此电路收集于台湾的电子制作集锦,晶闸管为日常常用电子元件,有着广泛的用途。实验过程中发现发光二极管使用原色的红色、黄色、绿色可以,使用白发红也可,当使用白发绿的时候出现问题,不能满足显示的需要,制作时需要留意。

简易电码练习器

 

     利用两只三极管和电容、电阻可组成一个发生电路。这个电路可了解电容的变更与声调的变化。可进行无线电电码的学习与练习。也可制作成通断检测器,可检测干簧管、二极管等元件。

简易变色发光二极管

 

    根据图示的参数进行制作即可,注意变色发光二极管的极性是共阴极的。

光敏电阻暗通电路

 

   光控暗通在日常生活中比较常见的就是免维护的路灯系统等,在光照不足的情况下会自己点亮灯。为了方便实验采用LED发光说明原理。
    使用一个30Ω(最好使用1KΩ,站长制作后发现30欧时发光二极管有损坏的可能,电路图未修改)的电阻串在发光LED上为了保护二极管。此部分改成继电器后将电压提高到继电器需要的工作电压可进行其它的控制。使用可调电阻可调整灵敏度,使其能够在需要的时候进行相关控制或点亮灯。夜间常明的灯属于此范畴,楼道中的多采用红外感应或声控的方式点亮电灯并延时,在一定时间后自行关闭。这样做到节约电能的作用。本制作的灵敏度比较高,在白天只要手遮挡有一定的阴影即刻点亮LED。


光控发光二极管电路

 

   此电路可进行实验用,通过本例可了解发光二极管、三极管、光敏二极管的原理与使用的方法。注意光敏发光二极管的连接方向。
   三极管采用塑封的9014和8050等均可。本制作容易成功,实例中采用了两只颜色一样的二极管,这样对于各元件的理解会深刻一些。


低电压光控闪烁灯

 

    驱动电压比较低可将体积缩小,9011要求β≥100也可使用其它的NPN型三极管,3AX31B要求β≥50也可使用其它的PNP三极管。RL为光敏三极管焊接时底部要保留3mm的高度并且在3秒内结束焊接,否则光敏元件可能会损坏。制作的集合中采用9013(9011)和8550(3AX31B)替代图中的三极管,供电改为3V电压,这样方便实验。通电后发光二极管亮,当遮挡光敏电阻后发光二极管开始闪烁。

触摸电扇和触摸台灯

 

    这两例制作收集于综合实践课程教材(中学部分),在制作中可能会出现问题,站长实验了电路稳定性不是非常好容易出现失控状态。触摸小台灯要保证成功率可采用脚座焊接,并且直接使用小电珠不要再尝试其它的用电器。

555放声电路

 

     555振荡发生可制作成多种用途的电子制作,比如门铃。将开关部位改成两个鳄鱼夹可演变成简易的电子元件测试仪,可检测干簧管、二极管等元件是否好用,如果接入的是电阻的话阻值不同产生的声音也会有变化。

555交替闪亮发光二极管

 

    本实例已经制作了电路板(如下图),在电容部分设置了插槽,给定电容元件有1uF、2.2uF、4.7uF以及10uF各一个,可逐个插到插槽中进行实验也可进行组合式插入,可形成多种组合,从而了解电容容量的变化与发光二极管闪烁频度的关系。

 

555怪声实验

 

    实验中的光敏三极管可使用金属封装或玻璃封装的锗三极管代替,实物图中采用了3AX31系列的三极管去掉顶盖制成,若是玻璃封装的将顶部油漆去掉即可,三极管也可使用3AG或3AK系列的。在灯光下移动会发出非常奇怪的声音。

电容充放电实验

 

    通过实验了解电容的特点以及稍复杂电路的连接,电路中既有元件的串联也有并联,发光二极管的颜色可任选,不过在相同条件下红色的比较亮,绿色与黄色的发光二极管相对亮度能低些,可根据自己喜好选择。 

延时电路的拓展制作2

 

    为什么地球是椭圆的?站长的这个小制作可以很好解释这个现象,按下轻触开关后,电机旋转带动纸圈进行旋转,会看到逐渐扁了,随着时间的流逝电机在延时电路的作用下会减弱供电直到断电,电机转速逐渐降低此时纸圈有逐渐变圆了。

    站长设计了两个游戏,还有1个是简易空气桨直线车。

    延时电路还能进行怎样的游戏和制作应用呢?开动脑筋,我们可以玩得更精彩。

延时电路的拓展制作1

 

    站长为了上实验课,设计制作了这个小道具。目的是让学生了解延时电路的应用、延时电路的组成;在控制电机转动的时候会产生风,了解螺旋桨的秘密。实验材料是比较简单的,电机上并联了一个电容,让学生想想和平日自己玩的电动玩具有什么不同,猜猜小电容的作用。按下轻触开关之后,点击开始工作有风产生,极短时间后电机停止了工作,容易引发学生进行思考。生活中还有类似的应用呢。

声光显示测电笔

本测电笔对部分感应电不作反应,增强了测电的可靠性。

 

工作原理
    声光测电笔电路是在普通电笔的基础上再增加了一个电子音响器。N和R是测电笔中原有的氖管和高阻电阻器。VT1、VT2和电容C组成电子音响器,它是一个典型的互补型自激多谐振荡器。平时由于VT1基极悬空而处于截止状态,所以振荡器停振,BL无声,整机几乎不耗电。测量时,人手握住手触端,并将探头接触电源相线,就有微弱电流经N、R、VT1基极和VT2发射结,经人体构成回路,因而使VT1获得偏流工作,由于电容C的反馈作用,电路起振,BL就发出音频振荡响声,从而起到声光双显示作用。
元器件选择和制作
    VT1最好采用9014型硅NPN三极管,要求β值大于200;VT2最好使用3AG1型锗PNP高频三极管,β值大于80,如采用3AX31B型低频PNP三极管,则要求穿透电流越小越好(要求小于300μA)。要尽量减小体积,BL应采用HC-1型小型电磁讯响器。电池使用钮扣电池(AG3)。将电路封装在一个塑料管内,并套在电笔的后面。通常不用调试就能正常工作。若改变音调可通过改变电容C数值,C取值范围在4700皮法~0.22微法之间。电笔不用时由于VT1、VT2均处于截止态,仅有微小电流,耗电量极小忽略不计。

枕边方便灯

    此灯若光照明,只需轻轻按一下按钮,就会发出柔和的光线,十几秒钟后又能自动熄灭。光线柔和,使用不需要开、关两次动作,因此不会影响睡意。

 

工作原理
    方便灯电路中,三极管VT1、VT2接成直耦式直流放大器,电珠H串接在BG2的集电极回路里。平时由开关SB断开,VT1、VT2都处于截止状态。电珠H不发光。当按一下SB时,电源经电阻R1注入VT1基极,VT1、VT2迅速饱和和导通,电珠获得电流放光。SB闭合瞬间,电源通过SB向电容C1充电。当按钮SB松开后,C1储存的电荷就通过R1向VT1发射结放电,使VT1、VT2继续维持导通态,所以SB松开后,H能继续发光。十余秒后,C1电荷基本放完,VT1、VT2就由导通状态恢复为截止状态,H就停止发光。
    电珠发光时间长短,主要取决于R1、C1的放电时间常数,三极管VT1、VT2的放大倍数β值对时间长短也有影响。图中数据,每按一下SB,H约发光十余秒钟。如要时间长些,可增大C1容量;反之减小C1容量。
元件选择与制作
    VT1可用9013、3DG201、3DG6等型号NPN硅小功率三极管,VT2用9012、3CG3等型号PNP硅三极管,放大倍数β值均应大于100。H最好采用2.5V、0.15A的小电珠,如无也可用普通手电筒上的电珠(2.5V、0.3A)。
    SB为按键开关,可用弹性铜皮自制。R1、R2为1/8W碳膜电阻器,C1为耐压6.3V的小型电解电容器。电源用5号电池2节。

接触式报警器

当人体碰到需要报警的金属物品时,警钟长鸣,直到按动解警按钮为止。

 

工作原理
    报警电路中VD1~VD4组成桥式整流电路,单向晶闸管VS构成主回路。平时VS处于关断状态,220V交流经整流在R1、R2分压,在R2两端建立10V左右的电压,C1因此被充电。晶体三极管VT因无偏至电压而处于截止状态,电铃DL因无电流不工作。当人体碰到电极A时,人体感应到的交流电经R4注入VT的基极,使VT导通,C1储存的电核经VT的c-e极给电容C2充电,因而使VS的控制极G获得正向触发电压而迅速导通,因此交流电通过电铃发生报警,同时警灯点亮。当VS导电时,由于R3取值较小,因此有电流通过VS的A、G极和R3向C2充电,使C2两端电压维持不变,即使人手离开电极片时,VS仍保持导通状态,警铃声不止。只有按动解警按钮SB后,DL失电电路才恢复原先状态。此时C2电荷经R3向VS的G、K极释放,不再带电。
元器件选择与制作
    VS应采用触发电流较小的1A/600V塑封单向晶闸管,如MCR100-8型等。VD1~VD4最好采用1N4007型硅二极管。VT可用9011型或9013型等NPN硅三极管,要求β值为100~150间为宜。R1~R4均可用RTX型1/8W碳膜电阻器。C1、C2为CD11-16V型电解电容器。DL为220V交流电铃。警灯可用15W红色白炽灯泡。SB为常闭按钮。

    报警器不需调试,能一次组装成功。触发灵敏度高。解警按钮开关安装在隐蔽的地方,自己人使用时先打开开关使报警器不工作。

电子叮咚门铃

    叮咚门铃是较常见的一种门铃。叮咚门铃一般为电磁机械式(现在使用很少)和电子式两种。下面介绍一种电子式叮咚门铃的制作。

 

工作原理
    电子叮咚门铃电路主要采用一块高音质“叮咚”电子芯片KD-253制作而成。KD-253是大规模CMOS集成电路,塔内存了双余音的“叮咚”声,其余音可通过调整R1和R2实现,R3是外接振荡电阻,可以改变“叮咚”声节奏的快慢。该集成电路采用高电平触发,即按动一下按钮开关SB,芯片受到触发即输出“叮咚”声两下,经外接三极管VT1、VT2组成的复合管放大后推动扬声器BL发声。该电路处于静态时,耗电极小。
元器件选择与制作
    集成电路采用KD-253,它采用直接将硅芯片封装在一块小印刷电路板上,并设有元件安装孔。VT1宜用9013型NPN硅三极管,VT2最好采用9012型PNP硅三极管,放大倍数β值均应大于100。R1~R3为RTX型1/8W碳膜电阻器,C1、C2最好用小体积的电解电容器。BL为直径50mm8Ω的电动扬声器,电源用2节5号电池,SB为普通电铃按钮开关。全部元件安好后按一下SB,BL即发出两下“叮咚”声,通过调整R1、R2、R3来改变音色和余音。在焊接CMOS时最好使用电烙铁的余热进行焊接。


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