Е-21 Монтаж апаратів ручного керування

           Монтаж апаратів ручного керування

1.Монтаж апаратів ручного керування

2.Монтаж апаратів керування

1.Під ручним управлінням мається на увазі включення або відключення апаратів обслуговуючим персоналом. Основними апаратами ручного управління є рубильники, пакетні вимикачі і перемикачі, контроллери і командоконтролери, кнопки.

   Рубильники – прості апарати ручного управління, що випускаються одно-, двух- і триполюсними. Комутуючим елементом рубильників є рухливий ніж, що входить при включенні в губки контактних стійок. Основний принцип дії рубильників зберігається для рубильників складніших конструкцій, що використовуються в системах управління устаткуванням.

Мал. 51.1. Блок запобіжник-вимикач БПВ-34: 1, 4 – верхні і нижні губки вимикача; 2 – рукоятка; 3 – запобіжник

   У ряді випадків один апарат може поєднувати декілька функцій, наприклад в деяких сучасних рубильниках як ножі використовують запобіжники. Такі рубильники одночасно виконують функції комутації і захисту. Блоковий рубильник-запобіжник БПВ містить три запобіжники 3, укріплених на загальній траверсі (мал. 51.1). При його включенні запобіжники переміщаються разом з траверсой і їх ножами входять в губки 1 і 4 контактних стійок. Ці рубильники випускають в закритому виконанні, причому відкидна кришка має механічне блокування з рукояткою: відкрити кришку можна лише при відключеному положенні рукоятки, а включити рукоятку – лише при закритій кришці.

   Плавкі запобіжники слугують найпростішими апаратами захисту електроустановок від перевантажень і коротких замикань. У кожному запобіжнику є плавка вставка, яка є ослабленою ділянкою електричного кола і вибирається так, щоб при збільшенні струму більше допустимого вона розплавлялася і тим самим розривала коло електроустановки, що захищається.

   Плавкі запобіжники мають залежну струмочасову характеристику (мал. 51.2, а), тобто час розплавлення їх плавкої вставки залежить від струму, що проходить: чим більше струм, тим швидше розплавляється плавка вставка. З характеристики видно, що поки струм не перевищує І_мін плавка вставка не плавиться, і лише після перевищення цього значення вона буде розплавлятися тим швидше, чим більше струм.

Мал. 51.2. Плавкий запобіжник: а – характеристика, б – влаштування, в – плавка вставка, 1 – затиск, 2 – контактний ніж, 3 – губка, 4 – накидна гайка, 5 – металева втулка, 6 – фіброва втулка

   Випускаються трубчасті запобіжники ПР-2 (мал. 51.2, б, в), ПН, ПП, НПН (крім НПН вони всі розбірні). Запобіжники ПН-2, ПП-17 і ПП-18 можуть постачатися з покажчиком спрацьовування і замикаючим контактом допоміжного кола, з покажчиком спрацьовування і розмикаючим контактом допоміжного кола, без покажчика спрацьовування і контактів допоміжного кола. Всі запобіжники, окрім ПР-2, заповнені кварцовим піском і встановлюються у вертикальному або горизонтальному положенні.

   Запобіжники випускають на наступні номінальні напруги і струми: ПР-2 – до 500 В і від 10 до 1000 А (плавкі вставки – на струми від 6 до 1000 А); НПН-60 – до 500 В і 60 А (плавкі вставки – від 6 до 60 А); ПН-2 – до 380 В і від 100 до 600 А (плавкі вставки – від 30 до 600 А); ПП-17 – до 380 В і 1000 А (плавкі вставки – від 500 до 1000А); ПП – 18 – до 660 В і від 160 до 1000 А (плавкі вставки – від 50 до 1000 А).

   Номінальний струм плавкої вставки має бути не менше розрахункового струму кола, що захищається. Для настройки від пускових струмів електродвигунів струм плавкої вставки І_встповинен бути в 2,5 рази менше пускового струму І_п двигуна, якщо частота пусків невелика і їх тривалість не більше 2 с; при більшій частоті пусків або їх тривалості більше 2 с струм І_вст = І_п/(1,6÷2,0).

   Для забезпечення селективності дії плавкі вставки вибирають, користуючись струмочасовими характеристиками запобіжників з врахуванням можливого їх розкиду за даними завода-виробника. Плавкі вставки запобіжників калібрують так, щоб при нижньому значенні випробувального струму вони не плавилися, а при верхньому плавилися протягом 1 год.

Мал. 51.3. Пакетний вимикач: 1 – рукоятка; 2 – вісь; 3 – пакети; 4, 5 – нерухомі і рухомі контакти; 6 – виводи

   Пакетні вимикачі (мал. 51.3) і перемикачі застосовують для комутації в ланцюгах управління і сигналізації, в схемах пуску і реверсу двигунів невеликої потужності, перемикання обмоток асинхронних двигунів із зірки на трикутник. Пакетний вимикач складається з ряду шарів – пакетів 3, усередині яких знаходяться рухливий 5 і нерухомі 4 контакти. Рухливий контакт 5 закріплений на осі 2, що обертається за допомогою рукоятки 1 і що має ряд фіксованих положень, в яких замикаються нерухомі контакти одного з пакетів. Виводи 6 нерухомих контактів закріплено в корпусі вимикача. Недолік таких пакетних вимикачів – низька надійність ковзаючих контактів.

   Пакетні вимикачі кулачкового типа, в яких електричний ланцюг замикається нерухомими контактами, позбавлені такого недоліку. Рухливими контактами є діелектричні кулачки, які залежно від їх конфігурації і положення осі вимикача замикають контакти.

Мал. 51.4. Барабанний контролер: 1 – барабан; 2, 3 – рухомі і нерухомі контакти

   Контролери, близькі за принципом дії і функціями до пакетних вимикачів, застосовують для перемикань в потужних електричних ланцюгах за певною програмою. З їх допомогою здійснюється комутація в ланцюгах деяких кранів і інших механізмів, де програма роботи задається контролерами.

Мал. 51.5. Секція кулачкового контролера: 1, 6 – нерухомий і рухомий контакти; 2 – ролик; 3 – кулачок; 4, 5 – пружини

    Розрізняють контролери барабанні і кулачкові. Комутація ланцюгів в барабанному контролері (мал. 51.4) здійснюється при обертанні барабана 1 і замиканні рухливих 2 і нерухомих 3 контактів. Рухливі контакти виконані з міді або бронзи і відокремлені від барабана діелектричним матеріалом. Наявність ковзаючого контакту, як вже наголошувалося, різко знижує надійність апарату, тому частіше застосовують кулачкові контролери, що мають нековзні контакти, на які впливають фасонні кулачки. Пристрій однієї з секцій кулачкового контроллера показаний на мал. 51.5. При повороті кулачка 3, ролик 2 знаходиться або на кулачку, або потрапляє в його виріз. Коли ролик котиться по кулачку, контакти 1 і 6 розведені і знаходяться в розімкненому стані. При попаданні ролика у виріз контакти під впливом пружин 4 і 5 замикаються.

   Командоконтролери, що є невеликими кулачковими контролерами, застосовують для перемикання в малопотужних ланцюгах управління.

   Кнопки застосовують для замикання і розмикання електричних ланцюгів в схемах управління. (мал. 51.6). Виготовляють кнопки різноманітних конструкцій (з різним набором замикаючих і розмикаючих контактів): з самоповерненням у вихідне положення; з клямками, що фіксують положення після натиснення; що включаються спеціальним ключем і ін.

   Апарат, що складається з неіндуктивного (омічного) опору і комутуючого пристрою, за допомогою якого можна регулювати цей опір, називають реостатом.

Мал. 51.6. Кнопки управління: а – із замкнутим контактом, б – з розімкнутим контактом, в – подвійна із замкнутим і розімкнутим контактом.

   Залежно від призначення розрізняють реостати пускові (для пуску електродвигунів), пускорегулювальні (для пуску, і регулювання частоти обертання електродвигунів) і збудження (для регулювання напруги генераторів). Одним з основних елементів, що визначають конструктивне виконання реостата, є матеріал, з якого виконані його опори (резистори). Розрізняють реостати металеві, рідинні і вугільні.

   У реостаті електрична енергія перетворюється на тепло, яке відводиться від резисторів шляхом їх охолодження. За способом охолодження резисторів реостати можуть бути з повітряним, масляним або водяним охолодженням.

Мал. 51.7. Пусковий реостат постійного струму: а – вигляд спереду, б – вигляд збоку; 1 – рухомий контакт, 2 – лінійний контактор, 3 – максимальне реле, 4 – панель, 5 – контактна шина, 6 – нерухомі контакти ступенів резисторів, 7 – підставка реостата, 8 – траверса, 9 – маховик приводу,  10 – кришка,  11 – елементи опору (резистори)

   В електроустановках промислових підприємств застосовують переважно реостати з металевими резисторами з повітряним або масляним охолоджуванням, що пояснюється простотою їх конструкції, можливістю застосування в різних умовах роботи, а також великою експлуатаційною надійністю. Переважна більшість пускових і пускорегулювальних металевих реостатів загальнопромислового призначення  виконані  із  ступінчастим  включенням резисторів.

Мал. 51.8. Резистори реостатів: а – рамковий   з   дроту,   б – рамковий   із   стрічки,   в – литий   чавунний, г – каркасний; 1 – вивід, 2 – дріт, 3 – стрічка, 4 – рамка, 5 – ізольований стрижень, 6 – ізолятор пакету, елементів, 7 – ізоляційна міжелементна шайба,  8 – чавунні   елементи,  9 – опорна   стійка,   10 – трубчастий   каркас з фарфору.

   Пристрій пускового металевого реостата постійного струму показаний на мал. 51.7, а, б. Резистори реостатів виготовляють з металів, що володіють великим питомим електричним опором, температурною стійкістю, механічною міцністю і корозійною стійкістю. До цих металів відносять фехраль і ніхром з питомими опорами 1,18 і 1,13 Ом·мм²/м і максимально допустимою температурою нагріву 850 і 1000 °С відповідно. Меншим питомим електричним опором (0,8 Ом·мм²/м) і нижчою допустимою температурою нагріву (400 °С) володіє чавун. Резистори з чавуну широко застосовують в реостатах різного призначення через простоту їх виготовлення (шляхом лиття) і порівняно низької вартості. Резистори пускових і пускорегулювальних реостатів найчастіше є набором рамкових елементів, обмотаних дротом (мал. 51.8, а, б) або стрічкою, рідше – литих чавунних (мал. 51.8, в). У ряді реостатів використовують каркасні елементи з намотаною на них дротяною спіраллю (мал. 51.8, г). Металеві резистори реостатів ушкоджуються дуже часто.

2.Монтаж апаратів керування.

Магнітні пускачі, контактори, пускові ящики та інші апарати встановлюють у комплекті з кнопками керування. Магнітний пускач разом з кнопковим постом або ціла група магнітних пускачів, що встановлюють в одному місці, разом з опорною конструкцією являють собою монтажні вузли і блоки, що виготовляються централізовано в майстерні. Їх встановлюють на заготовлені раніше кріпильні пристрої. Магнітні пускачі та контактори розміщають у строго вертикальному положенні; нормальна висота їх встановлення 1500…1700 мм від рівня підлоги до ручки керування апаратом. Вал пускача повинен вільно обертатися без заїдань. Якщо він не обертається, рухомі деталі пускача треба очистити від фарби, іржі тощо, промити бензином і змастити солідолом тертьові поверхні.
Під час монтування пускача необхідно добитися, щоб усі його контакти торкалися один одного одночасно і на всій поверхні. Гудіння пускача свідчить про ослаблення кріпильних гвинтів, забруднення контактів, погане закріплення магнітної системи. Металеві конструкції, на яких закріплюють пускорегулюючі пристрої, а також їх кожухи надійно заземлюють, після чого проводять пробний пуск двигуна.
Пускові реостати з масляним охолодженням установлюють на металевій або залізобетонній конструкції і прикріплюють до них чотирма болтами. Висота конструкції для встановлення реостата вибирається з таким розрахунком, щоб маховичок реостата був на висоті 700…800 мм від підлоги.
Реостати з повітряним охолодженням установлюють на металевих конструкціях, закріплених на стіні, із зазором між опорною поверхнею і секціями реостата 50…100 мм для забезпечення кращого їх охолодження
Рубильники монтують на щитах керування електричних станцій, трансформаторних підстанцій, на розподільних щитах і на щитках окремих двигунів. На панелі щитка спочатку розмічають отвори. Потім їх свердлять і болтами на панелі кріплять рубильник.
Губки рубильників розміщають вертикально по виску на висоті 1,3…1,5 м від підлоги. Пружини на ножах рубильника регулюють так, щоб контакти розривали одночасно всі три фази.
Контактні поверхні ножів і губок мають бути старанно зачищені.
   Пакетні вимикачі та перемикачі встановлюють з тильного боку щита. Для цього в панелі розмічають і висвердлюють отвори - один для валика, а решту – для кріпильних болтів. Зробивши це, знімають ручку. З тильного боку панелі у центральний отвір вставляють валик вимикача, а вимикач закріплюють болтами. Після цього на панелі фарбою намічають відповідні положення ручки.
   Контролери і командоапарати монтують подібно пусковим реостатам з масляним охолодженням. Кріплять їх болтами у вертикальному положенні. На верх кришки кожуха виводять маховички, за допомогою яких обертають барабан контролера, керуючи роботою двигуна.
   Контролер або командоапарат установлюють на опорній поверхні так, щоб висота штурвала над підлогою не перевищувала 1100мм. При цьому слід забезпечити достатній огляд робочого місця і зручність керування.
   Монтаж апаратів складається з таких операцій: 1)контролю; 2) розмітки місць установлення і закріплення на тій чи іншій поверхні; 3) регулювання; 4) заземлення; 5) під’єднання до мережі.
Розмічаючи місце установлення апаратів, необхідно користуватися шаблонами кріпильних отворів установлюваних апаратів.
   Опорні конструкції вмонтовують в підлогу, стіни або прикріплюють на спеціальних прищепах з допомогою монтажного пістолета. Важкі електроконструкції, панелі щитів, пульти та інші пристрої приварюють до раніше встановлених у підлозі стальних рам. За наявності болтових з’єднань головки болтів мають бути приварені до опорних конструкцій, щоб вони не провертались при встановленні та зніманні апаратів.
   Апарати встановлюють на висоті, зручній для їх обслуговування: магнітні пускачі на висоті 1,3…1,8 м від рівня підлоги до середини апарата, рубильники і перемикачі з важільними приводами в шафах – на висоті 1,6…1,8 м, а на щитах – на висоті 1,4…1,8 м від підлоги. У вимкненому положенні під напругою повинні перебувати контактні стояки, а не ножі.
Під час монтажу магнітних пускачів, контакторів і автоматів відкритого виконання мають бути витримані мінімальні відстані від дугогасних камер до найближчих струмопровідних частин сусідніх апаратів і до заземлених конструкцій: не менше ніж 12 мм у повітрі і 20 мм по ізоляції. Допустиме відхилення встановленого апарата по вертикалі не має перевищувати 5­­⁰.
Апаратура, що встановлюється у виробничих приміщеннях, обладнується захистом струмопровідних частин від випадкового доторкування. Запобіжники в шафах мають бути із закритими патронами.
   З’єднання апаратів з ошиновкою – болтове або штепсельне. Болти і шпильки для кріплення комутаційних апаратів до панелі повинні мати пристрій, що не допускає само відгвинчування.
При трубних проводках кінці труб мають входити в спеціальні отвори, передбачені в кожухах апаратів.

Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент

Е-1 Елементи систем автоматики

                                                    Елементи систем автоматики

1.Транзистори

2.Тиристори

3.Цифрові мікросхеми

1. Біполярний транзистор — напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін «біполярний» підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем частинок, що мають як позитивний, так і негативний електричний заряд.

Виводи біполярного транзистора називаються емітером, базою і колектором. В залежності від типу носіїв заряду, які використовуються в транзисторі, біполярні транзистори поділяються на транзистори NPN та PNP типу. В транзисторі NPN типу емітер і колектор легуються донорами, а база — акцепторами. В транзисторі PNP типу — навпаки.

Транзистори класифікуються за вихідним матеріалом, розсіюваною потужністю, діапазоном робочих частот, принципом дії. В залежності від вихідного матеріалу їх поділяють на дві групи: германієві та кремнієві. За діапазоном робочих частот їх ділять на транзистори низьких, середніх та високих частот, за потужністю — на класи транзисторів малої, середньої та великої потужності. Транзистори малої потужності ділять на шість груп: підсилювачі низьких і високих частот, малошумні підсилювачі, перемикачі насичені, ненасичені та малого струму; транзистори великої потужності — на три групи: підсилювачі, генератори, перемикачі. За технологічними ознаками розрізняють сплавні, сплавно-дифузійні, дифузійно-сплавні, конверсійні, епітаксіальні, планарні, епітаксіально-планарні транзистори.

Польовий транзистор може бути увімкнений за трьома основними схемами:

·         Із загальним витоком (ЗВ);

·         Із загальним стоком (ЗС);

·         Із загальним затвором (ЗЗ).

 На практиці найчастіше застосовується схема із загальним витоком, аналогічна схемі на біполярному транзисторі із загальним емітером (ЗЕ). Каскад із загальним витоком дає дуже велике підсилення струму і потужності. Схема із загальним затвором аналогічна схемі із загальною базою (ЗБ). Вона не дає підсилення за струмом, і тому підсилення потужності в ній у багато разів менше, ніж у схемі з ЗВ. Каскад із загальним затвором має низький вхідний опір, і тому рідко застосовується у підсилювальній техніці.

2. Тири́стор — це перемикальний напівпровідниковий прилад, що проводить струм тільки в одному напрямку. Цей радіоелемент часто порівнюють з керованим діодом і називають напівпровідниковим керованим вентилем (англ. Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор має три виводи: анод, катод, та керуючий електрод — використовується для переведення тиристора у відкритий стан.

Тиристор поєднує в собі функції випрямляча та вимикача. Часто він використовується як регулятор, головним чином, коли схема живиться змінною напругою. Основні властивості тиристора:

·         тиристор, як і діод, проводить струм в одному напрямку, проявляючи себе як випрямляч;

·         тиристор переводиться з вимкненого стану в увімкнений при подачі сигналу на керуючий електрод і, як вимикач, має два стійкі стани. Проте для повернення тиристора у вимкнений стан необхідно виконати спеціальні умови;

·         керуючий струм, необхідний для переводу тиристора із вимкненого стану в увімкнений, є малим, порівняно зі струмом який може проходити в напрямку анод — катод (декілька міліампер при робочому струмі в декілька ампер і навіть в декілька десятків ампер).

·         середній струм через навантаження, включене послідовно з тиристором, можна точно регулювати залежно від тривалості сигналу на керуючому електроді. Тиристор в цьому випадку працює як регулятор потужності.

3. Цифрові ІМС - це мікроелектронні схеми, які використовуються для перетворення та обробки цифрових сигналів. Цифрові сигнали отримують шляхом дискретизації аналогових. Так, якщо в аналоговій формі дані про температуру будь-якого об'єкта подаються неперервним електричним сигналом з виходу термодатчика, то цифровиій сигнал - це послідовність чисел, які за значенням рівні температурі, що виміряна через визначені проміжки часу. При цьому надзвичайно важливе значення має форма запису чисел.
В побуті ми користуємося десятковими числами. При записі такого числа використовується позиційна форма подання чисел, згідно з якою ми називаємо не саме число, а тільки інформацію про те, скільки одиниць, десятків, сотень, тисяч і т.д. воно містить. При формуванні цифрових сигналів використовується двійкова система числення. При записі двійкового числа ми відмічаємо, скільки одиниць, двійок, четвірок, вісімок та розрядів вищого порядку, що отримуються піднесенням до степені числа 2, воно містить. Так, наприклад, двійкове число 101 містить одну одиницю, нуль двійок та одну четвірку і рівне десятковому числу 5, а десяткове число 10 у двійковій формі записується у вигляді: 1010 - нуль одиниць, одна двійка, нуль четвірок, одна вісімка. Неважко побачити, що для подання числа у двійковій системі числення потрібно більше розрядів, аніж в десятковій системі, тобто двійкове число довше за десяткове. Але двійкове число має ту перевагу, що для його запису необхідно всього два знаки - 0 та 1. Тому при електронному записі цифрових сигналів можна обмежитись використанням тільки двохрівневих сигналів. Отже, цифровий електричний сигнал - це послідовність двохрівневих елементарних сигналів 0 та 1, які називаються логічними сигналами. Для їх обробки, наприклад, дешифрації або зчитування, додавання чи віднімання, зберігання чи затримки в часі, застосовують так звані логічні схеми, а у випадку мікроелектронних пристроїв - цифрові ІМС.
Цифрові ІМС, як і аналогові, випускаються серіями. Мікросхеми однієї серії мають однакові напруги живлення, електричні та експлуатаційні параметри і при сумісному використанні не потребують додаткових узгоджуючих елементів. Серед великої кількості цифрових ІМС можна виділити наступні групи: серії функціонально повного складу, серії, що спеціалізовані за функціональним призначенням та мікропроцесорні комплекти ІМС.
Серії першої групи включають ІМС різного функціонального призначення: логічні, трігери, регістри, лічильники, дешифратори та ін. Чим ширший функціональний склад серії, тим в більшій мірі вона забезпечує виконання вимог до апаратури з точки зору надійності, компактності, економічності, технологічності, зручності експлуатації та ремонту. Деякі серії складаються із 100 і більше типів ІМС. Прикладами серій ІМС з розвинутим функціональним складом можуть служити серії: К500, К155, К555, К176, К561, К564 та ін. Такі серії можна називати універсальними з точки зору широкого їх застосування.
Серії ІМС другої групи характеризуються більш вузькою спеціалізацією. До них відносять серії ІМС пам'яті К537, К565, К556, К573, К1601 та ін., серії ІМС узгодження з лініями передачі та управління пристроями (інтерфейсні ІМС) К169, К170, К1102.
Серії ІМС третьої групи, які називаються мікропроцесорними комплектами, включають ІМС, які необхідні для побудови мікропроцесорних обчислювальних та керуючих пристроїв. Сюди входять мікропроцесори, ІМС вводу-виводу, таймери, генератори, різноманітні допоміжні ІМС. Приклади мікропроцесорних комплектів: К580, К1810, К588, К1801, К1803, К1804 та ін.

Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент

Е-1 Елементи промислової електроніки

 Елементи промислової електроніки

1.Історія створення елементів промислової електроніки

2.Постійні резистори

3.Регульовані резистори

4.Електроємність
5.Діоди

1. Електроніка  як  наука займається вивченням електронних явищ і процесів, зв'язаних зі зміною концентрації і переміщенням заряджених часток у різних середовищах (у вакуумі, газах, рідинах, твердих тілах) і умовах (при різній температурі, під впливом електричних і магнітних полів). Мета електроніки як галузі техніки — розробка, виробництво й експлуатація електронних приладів і пристроїв. Сучасні технічні засоби електроніки широко використовуються у всіх галузях народного господарства. Ефективність електронної апаратури обумовлена високою швидкодією, точністю і чутливістю вхідних у неї елементів, найважливішими з який є електронні прилади. За допомогою цих приладів можна просто, з високим к. к. д. перетворювати електричну енергію за формою, величиною і частотою струму чи напруги. Такий процес перетворення енергії здійснюється в багатьох схемах електронної апаратури (випрямлячах, підсилювачах, генераторах). Крім того, за допомогою електронних приладів можна перетворювати неелектричну енергію в електричну і навпаки (наприклад, у фотоелементах, терморезисторах). Різноманітні електронні датчики і вимірювальні прилади дозволяють з високою точністю вимірювати, реєструвати і регулювати зміни неелектричних величин — температури, тиску, пружних деформацій і т.д. Процеси перетворення енергії в приладах електроніки відбуваються з великою швидкістю. Це обумовлено малою інерційністю  електронних приладів, що дозволяє застосовувати їх у широкому діапазоні частот  При цьому досягається висока чутливість, що не може бути отримана в інших  приладах Так, електронними вимірювальними приладами можна вимірювати струми порядку10 А і напругу 10 В. Електронні прилади легко виявляють дрібні, зовсім недоступні для механічних вимірювальних інструментів, неточності у виготовленні виробів аж до розмірів у 1 мкм. Електронний мікроскоп, що збільшує в мільйони разів, відкрив перед людиною можливість глибоко проникнути у світ атома, а спеціальні електронні пристрої радіоастрономії дозволяють людині проникнути в таємниці Всесвіту. Велике, значення електроніки й у біології, де за допомогою електронної апаратури вивчаються процеси вищої нервової діяльності людини, процеси мислення, вивчаються проблеми спадковості, генетичного коду й ін. Електронні прилади знаходять широке застосування й у хімії. Найтонший хімічний аналіз речовини може бути, пророблений за допомогою технічних засобів електроніки протягом декількох секунд. Застосування автоматичних систем програмного керування верстатами, лініями і навіть цілими заводами значно підвищує продуктивність праці і забезпечує підвищення якості продукції, економію матеріалів і енергії. Здатність людини мислити і діяти не може бути цілком замінена ніякими машинами. Проте багато процесів протікають настільки швидко, залежать від настільки великого числа різноманітних факторів, що людина, керуючи ними, має потребу в численних засобах, що допомогли б їй підвищити чутливість і швидкість реагування на явища, що відбуваються. Таку допомогу людині роблять різноманітні пристрої електронної автоматики і, у першу чергу, ЕОМ. 2. Становлення і розвиток електроніки стало можливим завдяки наполегливим зусиллям багатьох учених-фізиків. Ще в древній Греції Фалес із Мілетта вперше виявив, що янтар, потертий об вовну,притягає легкі предмети. Від грецького слова «гехтроу» (янтар) і виникла назва «електрика». В 1891 р. англійський фізик Дж. Стоні, спираючись на дослідження Фарадея, Максвелла і багатьох інших учених, ввів у науку поняття «електрон», розуміючи під цим елементарну кількість електрики. Перші кроки технічної електроніки можна віднести до кінця XIX в., коли російський електротехнік А.Н. Лодигін створив першу електричну лампу накалювання (1872 р.). Відкриття американським ученим Т. А. Едісоном явища термоіонної емісії в 1883 р. і дослідження фотоелектронної емісії в 1888 р. професором Московського університету А.М. Столєтовим послужили початком вивчення електронних явищ. Подією, що зробила величезний вплив у розвитку електроніки, був винахід першого у світі радіоприймача російським вченим А.С. Поповим у 1895 р. Потреби радіотехніки в значній мірі стимулювали створення й удосконалювання різних електронних приладів. Перший ламповий діод винайшов англійський учений Дж. А. Флемінг (1904 р.). Через три роки після цього американський учений Лі де Форест ввів у лампу Флемінга керуючий електрод - сітку і створив тріод, що володіє здатністю генерувати і підсилювати електричні сигнали. В наступні роки розвиток електроніки йшов швидкими темпами, удосконалювались  електронні лампи, розроблялися  інші електронні прилади — електронно-променеві, іонні, фотоелектронні, напівпровідникові. Наприкінці 1948 р. американські вчені У. Браттейн, Дж. Бардін і У. Шоклі  відкрили транзисторний ефект. В 1949 році  з'явилися перші промислові зразки транзисторів.  Після цього почалося інтенсивне дослідження нових фізичних явищ у напівпровідниках, виробництво і застосування багатьох різновидів напівпровідникових приладів. Особливо доцільним виявилося використання напівпровідникових приладів у багатоелементних пристроях,  наприклад в  ЕОМ, де їхнє застосування дозволило в кілька разів зменшити габаритні розміри, підвищити надійність роботи, знизити витрату електроенергії. Сучасний етап розвитку електронної техніки характеризується значним ускладненням електронної апаратури. Звичайні (дискретні) компоненти електронних схем уже не можуть у деякій мірі задовольнити вимоги різкого зменшення габаритних розмірів і підвищення надійності електронних пристроїв. Усе більш широкий розвиток одержує мікроелектроніка — галузь електроніки, що займається мікромініатюризацією електронної апаратури з метою зменшення її обсягу, маси, вартості, підвищення надійності й економічності на основі комплексу конструктивних, технологічних і схемних методів. При цьому необхідно підкреслити, що саме успіхи в створенні і практичному використанні звичайних напівпровідникових приладів, удосконалюванні технології їхнього виготовлення вирішальним чином сприяють мікромініатюризації електронної апаратури на основі широкого застосування плівкових і особливо напівпровідникових інтегральних схем. Таким чином, у розвитку технічної електроніки можна виділиш три основних етапи: 1) лампової електроніки; 2) напівпровідникової електроніки; 3) мікроелектроніки. Кожен наступний етап розвитку, вносячи корінні зміни в елементну базу електронної апаратури, у той же час не означає повного заперечення попередніх етапів, тому що технічні засоби лампової і дискретної напівпровідникової електроніки усе ще широко використовуються. В області обчислювальної техніки три етапи розвитку елементної бази були послідовно реалізовані в трьох так званих поколіннях ЕОМ У 70-х роках були розроблені перші зразки великих інтегральних мікросхем (ВІС), що містять від кількох сотень до декількох тисяч компонентів в одному кристалі напівпровідника і володіючих усілякими функціональними можливостями. Саме на основі ВІС були створені електронні мікрокалькулятори, що одержали широке поширення в різних галузях науки, техніки, виробництва, сфері керування. Але найбільш ефективне застосування ВІС було зв'язано зі створенням у середині 70-х років мікропроцесора — програмно-керованого пристрою, що здійснює процес обробки цифрової інформації і керування ним і побудованого, як правило, на одній чи декількох ВІС Прогрес в області технології виробництва інтегральних мікросхем неухильно продовжується — на черзі перехід мікроелектроніки в наноелектроніку, у якій розмір окремого елемента інтегральної схеми обчислюється вже не мікрометрами, а нанометрами. В 1990—1995 роках були створені промислові зразки зверх великих інтегральних схем (ЗІС) з розмірами окремих деталей 0,2—0,5 мкм (200-500 нм). Число ж їх у схемі — пластинці кремнію площею кілька квадратних міліметрів - досягнуло десятків мільйонів, тобто збільшилось - принаймні на три порядки.2. Резистор (Англ. resistor від лат. Resisto – опираюся)-один з найпоширеніших радіоелементів. Навіть у простому транзисторному приймальнику число резисторів досягає декількох десятків, а в сучасному теле-іізоре їх не менше двох-трьох сотень. Резистори використовують як навантажувальних і струмообмежувальні елементів, дільників напруги, додаткових опорів і шунтів у вимірювальних ланцюгах і т. д.

Основним параметром резистора є опір, Що характеризує його здатність перешкоджати протіканню електричного струму. Опір вимірюється в омах, кілоомах (тисяча Ом) і мегаомах (1 000000 Ом).

   Постійні резистори. Спочатку резистори зображували на схемах у вигляді лпманой лінії – меандру (рис. 41, а, б), яка позначала високоомний прокол, намотаний на ізоляційний каркас. В міру ускладнення радіоприладів число резисторів в них збільшувалася, і, щоб полегшити накреслення, їх з йшли зображати на схемах у вигляді зубчастої лінії (рис. 41, в). На зміну цьому символу прийшов символ у вигляді прямокутника (рис. 41, г), який стали застосовувати для позначення будь-якого резистора, незалежно від його конструк-i і пі їх особливостей.

Німннальную потужність розсіювання резистора (від 0,05 до 5 Вт) позначають спеціальними знаками, поміщається усередині символу (рис. 42). Зауважимо, мм ні таки не повинні стосуватися контуру умовного позначення резистора.

На принциповій схемі номінальний опір резистора вказують поряд з умовним позначенням (рис. 43). Згідно ГОСТ 2.702-7S опорі від 0 до 999 Ом вказують числом без одиниці вимірювання (2,2, 33, 120 …), від 1 до 999 кОм – числом з бумвой к (47 до, 220 к, 910к і т. д.), понад 1 мегаомах – числом з буквою М (1 М, 3,6 м і т. д.).

На резисторах вітчизняного виробництва номінальний опір, допустиме відхилення від нього, а якщо дозволяють розміри, і номінальну потужність розсіювання вказують у вигляді повного або скороченого (Кодованого) позначення. Згідно ГОСТ 11076-69 одиниці опору в кодованій системі позначають буквами Е (ом), К (килоом) і М (мегаом). Так, резистори опором 47 Ом маркують 47е, 75 Ом-75Е, 12 кОм – 12К, 82 кОм-82К і т. д. Опору від 100 до 1000 Ом і від 100 до 1000 кОм виражають у частках кілоомах і мегаомах відповідно, причому на місці нуля і коми ставлять відповідну одиницю виміру: 180 Ом = 0,18 кОм = К18; 910 Ом = 0,91 кОм = К91, 150 к0м = 0,15 МОм = М15; 680 к0м = 0,68 МОм = = М68 і т. д. Якщо ж номінальний опір виражено цілим числом з дробом, то одиницю виміру ставлять на місці комою: 2,2 Ом – 2Е2; 5,1 кОм-5К1; 3,3 МОм – ЗМЗ і т. д.

Кодовані літерні позначення встановлені і для допустимих відхилень опору від номінального. Допустимим відхиленням ± 1%-відповідає буква Р, ± 2%-Л, ± 5%-І, ± 10%-С, ± 20%-В. Таким чином, напис на корпусі резистора К75І позначає номінальний опір 750 Ом з допустимим відхиленням ± 5%; напис МЗЗВ – 330 кОм ± 20% і т. д.

Постійні резистори можуть мати один або кілька відводів від резистивного елемента. На умовному позначенні такого резіетора додаткові висновки зображують у тому ж порядку, як це має місце в самому резисторі (рис. 44). При великому числі відводів довжину символу допускається збільшувати.

Опір постійного резистора, як говорить сама назва, змінити неможливо. Тому, якщо в ланцюзі потрібно встановити певний струм або напруга, то для цього доводиться підбирати окремі елементи ланцюги, якими часто є резистори. Біля символів цих елементів на схемах ставлять зірочку * – знак, що говорить про необхідність їх підбору при настройці або регулюванні.

 3. Регульовані резистори, Тобто резистори, опір яких можна змінювати в певних межах, застосовують як регуляторів посилення, гучності, тембру і т. д. Загальне позначення такого резистора складається з базового символу і знака регулювання (рис. 45), причому незалежно від положення символу на схемі стрілку, що позначає регулювання, проводять у напрямку знизу вгору під кутом 45 ". – _

   Змінні резистори, Як правило, мають мінімум три висновки: від кінців струмопровідного елемента і від щіткового контакту, який може переміщатися по ньому. З метою зменшення розмірів та спрощення конструкції струмопровідний елемент зазвичай виконують у вигляді незамкнутого кільця, а щітковий контакт закріплюють на валу, вісь якого проходить через його центр. Таким чином, при обертанні валика контакт переміщається по поверхні струмопровідного елемента, в результаті опір між 'ним і крайніми висновками змінюється.

У недротяні змінних резисторах володіє опором то-копроводящій шар нанесений на подковообразную платівку з гетинаксу або текстоліту (резистори СП, СПЗ-4) або впресовано в дугоподібну канавку керамічного підстави (резистори СПО).

У дротяних резисторах опір створюється високоомним проводом, намотаним в один шар на кільцеподібному каркасі. Для надійного з'єднання між обмоткою і рухомим контактом провід зачищають на глибину до чверті його діаметру, а в деяких випадках і полірують.

Існують дві схеми включення змінних резисторів в електричний ланцюг. В одному випадку їх використовують для регулювання струму в колі, і тоді регульований резистор називають реостатом, в іншому – для регулювання напруги, тоді його називають потенціометром. Показане на рис. 45 ус-лонное графічне позначення використовують, коли необхідно зобразити реостат в загальному вигляді.

Для регулювання струму в колі змінний резистор можна включити діумя висновками: від щіткового контакту і одного з кінців струмопровідного • ле мента (рис. 46, а). Однак таке включення не завжди допустимо. Якщо, на-

приклад, в процесі регулювання випадково порушиться з'єднання щіткового контакту з струмопровідним елементом, електричний ланцюг ока-1 жется розімкнутої, а це може стати причиною пошкодження при

бору. Щоб виключити таку можливість, другий висновок струмопровідного елемента з'єднують з висновком щіткового контакту (рис. 46,6). У цьому випадку навіть при порушенні з'єднання електричний ланцюг не буде розімкнути.

Загальне позначення потенціометра (Рис. 46, в) відрізняється від символу реостата без розриву ланцюга тільки відсутністю з'єднання висновків між собою.

До змінних резисторам, застосовуваним в радіоелектронній апаратурі, часто пред'являються вимоги по характеру зміни опору при повороті їх осі. Так, для регулювання гучності в звуковідтворювальної апаратурі необхідно, щоб опір між виводом щіткового контакту і правим (якщо дивитися з боку цього контакту) висновком струмопровідного елемента змінювалося за показовим (зворотному логарифмическому) закону. Тільки в цьому випадку наше вухо сприймає рівномірне збільшення гучності при малих і великих рівнях сигналу. У вимірювальних генераторах сигналів звукової частоти, де як частотозадающіх елементів часто використовують змінні резистори, також бажано, щоб їх опір змінювалося за логарифмічною або показовим законом. Якщо ця умова не виконати, шкала генератора виходить нерівномірною, що ускладнює точну установку частоти.

Промисловість випускає недротяні змінні резистори, в основному, трьох груп: А – з лінійною, Б – з логарифмічною і В – з обернено-логарифмічною залежністю опору між правим і середнім висновками від кута повороту осі ф (рис. 47, а). Резистори групи А використовують в радіотехніці найбільш широко, тому характеристику зміни їх опору на схемах зазвичай не вказують. Якщо ж змінний резистор нелінійний (наприклад, логарифмічний) і це необхідно вказати на схемі, символ

резистора перекреслюють знаком нелінійного регулювання, біля якого (внизу) поміщають відповідну математичну запис закону зміни.

Резистори груп Б і В конструктивно відрізняються від резисторів групи А тільки струмопровідним елементом: на підківку таких резисторів наносять струмопровідний шар з питомою опором, змінним по її довжині. У дротяних резисторах форму каркаса вибирають такий, щоб довжина витка високоомного проводу змінювалася за відповідним законом (рис. 47,6).

   Регульовані резистори мають відносно невисоку надійність і обмежений термін служби. Кому з власників радіо або магнітофона не доводилося після двох-трьох років експлуатації чути шарудіння п треокі з гучномовця при регулюванні гучності. Причина цього неприємного явища – в порушенні контакту щітки з струмопровідним шаром або знос останнього. Тому, якщо основною вимогою до змінного резистору є підвищена надійність, застосовують резистори зі сту-* пенчатой ??регулюванням. Такий резистор може бути виконаний на базі перемикача на кілька положень, до контактів якого підключені ре-, зістора постійного опору. На схемах ці подробиці не показують, обмежуючись зображенням символу регульованого резистора зі знаком ступеневої регулювання, а якщо необхідно, вказують і число ступенів (рис. 48).

Деякі змінні резистори виготовляють з одним, двома і навіть з трьома відводами. Такі резистори застосовують, наприклад, в тонкомпенсіро-ванних регуляторах гучності, використовуваних у високоякісній звуковідтворювальної апаратури. Відводи зображують у вигляді ліній, що відходять від довгої сторони основного символу (рис. 49).

Для регулювання гучності, тембру, рівня запису в стереофонічною апаратурі, частоти в вимірювальних генераторах сигналів і т. д. застосовують здвоєні змінні резистори, опору яких змінюються одночасно при повороті загальної осі (або переміщенні движка). На схемах символи входять до них резисторів намагаються розташувати можливо ближче один до одного, а механічний зв'язок показують або двома суцільними ли-

представляє собою пакет вугільних шайб, змінює свій опір під дією механічного зусилля. Для стиснення шайб зазвичай використовують електромагніт. Змінюючи напругу на його обмйтке, можна у великих межах змінювати ступінь стиснення шайб і, отже, опір вугільного стовпа. Використовують такі резистори у стабілізаторах і регуляторах напруги. Умовне позначення вугільного стовпа складається з ба-зовцго символу резистора і знака нелінійного саморегулювання з буквою Р, яка символізує механічне зусилля – тиск (рис. 53, а)

4. Електроємністю (ємністю) – провідника С називають величину, що дорівнює відношенню заряду q, наданого провіднику до його потенціалу :

Одиниця електричної ємності в СІ – фарад, [C] = Кл/В=Ф.

Система з двох провідників розділених шаром діелектрика, товщина якого мала порівняно з розмірами провідників, називається конденсатором. Конденсатор бувають плоскі, циліндричні, сферичні.

Електроємність плоского конденсатора:

S – площа пластини, d – відстань між пластинами, ? – діелектрична проникність діелектрика.

Ємність конденсатора з п пластин:

Конденсатори з’єднують у батареї паралельно або послідовно.

1. Паралельне з’єднання (Рис. 31):

Напруги на всіх конденсаторах однакові:

U₁=U₂=…=U_n

q = q ₁+ q₂ + … + q_n

Тоді С_пар = С₁+С₂+…+С_n

2. Послідовне з’єднання (Рис. 32):

Заряди усіх конденсаторів при послідовному їх з’єднанні однакові.

5. Під діодом звичайно розуміють електровакуумні або напівпровідникові прилади, які пропускають змінний електричний струм тільки в одному напрямку і мають два контакти для включення в електричний ланцюг. Одностороння провідність діода є його основною властивістю. Це властивість і визначає призначення діода:

– Перетворення високочастотних модульованих коливань в струми низької частоти (детектування);

– Випрямлення змінного струму в постійний.

Під детектуванням розуміють ще крім цього виявлення сигналу.

   Класифікація діодів
   

По вихідному напівпровідниковому матеріалу діоди поділяють на чотири групи: германієві, кремнієві, з арсеніду галію і фосфіду індію. Германієві діоди використовуються широко в транзисторних приймачах, так як мають вищий коефіцієнт передачі, ніж кремнієві. Це пов’язано з їх більшою провідністю при невеликій напрузі (близько 0,1 … 0,2 В) сигналу високої частоти на вході детектора і порівняно малому опорі навантаження (5 … 30 кОм).

За конструктивно-технологічною ознакою розрізняють діоди точкові і площинні.

За призначенням напівпровідникові діоди поділяють на такі основні групи: випрямні, універсальні, імпульсні, варикапи, стабілітрони (опорні діоди), Стабистор, тунельні діоди, звернені діоди, лавинно-пролітні (ЛПД), тиристори, фотодіоди, світлодіоди та оптрони.

Діоди характеризуються такими основними електричними параметрами:

– Струмом, що проходить через діод в прямому напрямі (прямий струм Іпр);

– Струмом, що проходить через діод у зворотному напрямку (зворотний струм Іобр);

– Найбільшим допустимим випрямленою СТРУМОМ Івипр.макс;

– Найбільшим допустимим прямим струмом Іпр.доп.;

– Прямим напругою Unp;

– Зворотною напругою іобР;

– Найбільшим допустимим зворотним напругою іобр.макс

– Ємністю Сд між висновками діода;

– Габаритами і діапазоном робочих температур.

Маркування діодів

На корпусі діода зазвичай вказують матеріал напівпровідника, з якого він виготовлений (буква або цифра), тип (буква), призначення чи електричні властивості приладу (цифра), букву, відповідну різновиди приладу, і дату виготовлення, а також його умовне позначення. Умовне позначення діода (анод і катод) вказує, як потрібно підключати діод на платах пристроїв. Діод має два висновки, один з яких катод (мінус), а інший – анод (плюс). Умовне графічне зображення на корпусі діода наноситься у вигляді стрілки, що вказує пряме напрямок, якщо стрілки немає, то ставиться знак «+». На плоских висновках деяких діодів (наприклад, серії Д2) прямо вьіштамповано умовне позначення діода і його тип. При нанесенні колірного коду, кольорову мітку, точку або смужку наносять ближче до анода (рис. 2.1). Для деяких типів діодів використовується кольорове маркування у вигляді крапок і смужок (табл. 2.1). Діоди старих типів, зокрема точкові, випускалися в скляному оформленні та маркірувалися літерою «Д» з додаванням цифри і букви, що позначають підтип приладу. Германієвих-індієвий площинні діоди мали позначення «Д7».

Рис. 2.1. Нанесення колірного коду на діоди

                                          

Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент