2.5 光電管


我這里所謂的光電管有2種：

1) 反射型光電管
2) 對(duì)射型光電管

這2種產(chǎn)品在市場(chǎng)上又可分為調(diào)理好的和沒有調(diào)理好的；

這2種光電管在電子產(chǎn)品世界和電子技術(shù)應(yīng)用雜志上都有大量的廣告。隨便找一本都有。

我所說的調(diào)理好的指的是內(nèi)部已經(jīng)加了限流電阻和輸出的放大驅(qū)動(dòng)電路了。它的特點(diǎn)是只有3根線，電源2根，輸出信號(hào)一根，
TTL電平的；但是，有時(shí)受到某種限制，需要使用沒有調(diào)理好的，怎么辦呢？

參見下圖：光電管原理框圖

這種沒有調(diào)理好的光電管在使用時(shí)，需要做一塊小的電路板，在發(fā)光管加限流電阻，在光電三極管的集電極加上拉電阻到5V，如下圖所示：
光電管工作框圖1。

但是，在使用中我發(fā)現(xiàn)，輸出的信號(hào)不穩(wěn)定，尤其是在使用比較長(zhǎng)的電纜傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的時(shí)候；究其原因，
我認(rèn)為是由于反射或者對(duì)射的紅外光落在光電三極管的靶面上，光強(qiáng)未能導(dǎo)致光電三極管深度飽和，使得輸出的內(nèi)阻偏大，
環(huán)境的噪聲和電纜的干擾信號(hào)容易在線路上疊加的緣故；

為了可靠工作，仿照達(dá)林頓管的結(jié)構(gòu)，在光電三極管的輸出端加一個(gè)限流電阻接到NPN的B結(jié)，當(dāng)無光的時(shí)候，2N5551飽和導(dǎo)通，
輸出電壓為0V；實(shí)際測(cè)量小于0.1V；當(dāng)有光，甚至是弱光時(shí)，2N5551截至，輸出電壓為5V。將3K電阻換成更大或更小的電阻，
可以調(diào)整光電三極管的輸出的靈敏度。

具體工作過程可以自行分析，做個(gè)實(shí)驗(yàn)。


2.6 電容

2.6.1 電容的主要種類

電容有以下幾大類：

1) 電解電容
2) 獨(dú)石電容
3) 磁片電容
4) 膽（左金右旦）電解電容
5) 滌綸電容等

電容的指標(biāo)是：耐壓值和電容容量。例如：220u/50V，就是說，這個(gè)電解電容耐壓值為50V，容量為220u。

電容的容量跟電容的介質(zhì)有關(guān)。

顧名思義：

電解電容為電解質(zhì)作為介質(zhì)的，鋁作為電極；

獨(dú)石電容是使用石頭作為介質(zhì)的；

磁片電容是磁片作為介質(zhì)的；

膽（左金右旦）電解電容使用電解質(zhì)作為介質(zhì)，但是，電極采用膽（左金右旦）金屬。
滌綸電容采用滌綸作為介質(zhì)。

有興趣的網(wǎng)友可以拆一個(gè)電容看看。


2.6.1 電容的使用場(chǎng)合

1. 電源穩(wěn)壓和濾波

電解電容主要是用來穩(wěn)壓和低頻交流濾波的；高頻濾波是使用磁片電容和獨(dú)石電容。
當(dāng)電解電容作為穩(wěn)壓時(shí)，接在整流橋和三端穩(wěn)壓器的輸出端，起到穩(wěn)定電壓的作用。其工作機(jī)理相當(dāng)于一個(gè)水庫，
從上游來的帶有波浪的水到了水庫，就變的平滑了。

但是，鋁電解電容的電解質(zhì)隨著時(shí)間的推移會(huì)干涸，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要留有余量，保證系統(tǒng)正常工作到它的壽命。

有些遠(yuǎn)端供電的直流電源，接到電路板的輸入端時(shí)，需要在電路板的電源輸入端加一個(gè)大的電解電容，通常可以是220u/25V，
這樣，這塊電路板需要供電時(shí)，不是直接從電源處取，而是從電容中取電，可以得到穩(wěn)定的電流供給；

但是，電解電容只能濾除低頻的波動(dòng)；對(duì)于直流電源中的高頻波動(dòng)，可以加一個(gè)0.1u或0.01u的獨(dú)石電容或者磁片電容。

很多教科書都指出，在每一個(gè)芯片的電源和地兩端接一個(gè)0.1u或0.01u的獨(dú)石電容或者瓷片電容，解決芯片的供電過程中，
由于電路板的走線電感產(chǎn)生的電源開關(guān)噪聲尖峰。這種作用下的電容叫去耦電容。這是電路板的常規(guī)的設(shè)計(jì)；

2. 定時(shí)參數(shù)

對(duì)于象555這樣需要外接電容產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖的器件，滌綸電容是首選?？梢韵胂?，滌綸一層又一層纏繞，
受到溫度變化引起的滌綸的面積的變化的相對(duì)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于獨(dú)石電容的介質(zhì)石頭受到溫度變化而引起的變化值。

3. 產(chǎn)生其它電壓

有些需要從單一電壓產(chǎn)生其它的電壓的芯片，如：max232，需要外接電容才能實(shí)現(xiàn)。
參見max232技術(shù)資料。
外接01.u的膽電容。

2.6.2 電容的封裝

電容有直插和表面貼的不同封裝。

電解電容表面貼封裝的通常耐壓值不超出25V，電容值不超出100u。再大，就只好使用直插的了。
其它的電容，磁片和獨(dú)石都有表面貼封裝的。

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--  作者：華夏
--  發(fā)布時(shí)間：2004-9-15 16:24:49

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2.7 電阻和電位器

2.7.1電阻的種類

2.7.1.1 普通電阻


電阻種類按照工藝可以分為碳膜電阻和金屬膜電阻；

按照功率可以分為小功率電阻和大功率電阻，大功率電阻通常是金屬電阻，實(shí)際上應(yīng)該是在金屬外面加一個(gè)金屬（鋁材料）散熱器，
所以可以有10W以上的功率；在電子配套市場(chǎng)上專門賣電阻的市場(chǎng)上可以很容易地看到。

金屬電阻通常是作為負(fù)載，或者作為小設(shè)備的室外加熱器，如，在CCTV的一些解碼器箱和全天候防護(hù)罩中可以看到。

電阻在電路中起到限流、分壓等作為。通常1/8W電阻已經(jīng)完全可以滿足使用。但是，在作為7段LED中，要考慮到LED的壓降和供電電壓之差，
再考慮LED的最大電流，通常是20mA（超高亮度的LED），如果是2×6（2排6個(gè)串聯(lián)），則電流是40mA。

不同廠家選用不同材料的，壓降有所不同。所以，需要加上電試一下，但是，不要讓Led的電流超出20mA（單只LED），
這時(shí)加大電流亮度也不會(huì)增加，但是LED的壽命會(huì)下降，限流電阻的大小就是壓降除以電流。電阻的功率隨之可以算出。

這個(gè)使用初中的知識(shí)就夠用了。

2.7.1.2 電位器

電位器就是可調(diào)電阻。在初中學(xué)物理時(shí)，中學(xué)老師拿一個(gè)很大的圓筒狀的東東，上面有一個(gè)滑桿，跟這個(gè)東西很類似。

它的阻值在1～n之間變化。

N=102、502、103……
102=10*10的2次方，也就是1000歐姆，1K
同理，502=5K。

這種表示的方法跟電容是一樣的。

電容104=10*10的4次方pf，電容的基本單位是pf，1u=1000000pf，所以，104=100000pf=0.1u；

電位器又分單圈和多圈電位器。

單圈的電位器通常為灰白色，面上有一個(gè)十字可調(diào)的旋紐，出廠前放在一個(gè)固定的位置上，不在2頭；

多圈電位器通常為藍(lán)色，調(diào)節(jié)的旋紐為一字，一字小改錐可調(diào)；

多圈電位器又分成頂調(diào)和側(cè)調(diào)2種，主要是電路板調(diào)試起來方便。
有些是儀器儀表設(shè)備，通常是模擬電路，有一些不確定的因素，需要調(diào)節(jié)才能達(dá)到最理想的效果；
有些是設(shè)備本身就需要輸出一個(gè)可變的東東，如電壓和電流，也需要一個(gè)電位器。

2.7.1.3 排電阻

是sip n的封裝，比較常用的就是阻值502和103的9腳的電阻排；象sip9就是8個(gè)電阻封裝在一起，8個(gè)電阻有一端連在一起，就是公共端，
在排電阻上用一個(gè)小白點(diǎn)表示。排電阻通常為黑色，也有黃色；51系統(tǒng)的P0需要一個(gè)排電阻上拉，否則，作為輸入的時(shí)候，
不能正常讀入數(shù)據(jù)；作為輸出的時(shí)候，接7407是可以的，不需要上拉電阻；但是，接其它的芯片，還是不行。有興趣可以看看51的P0的結(jié)構(gòu)；
沒有興趣，依葫蘆畫瓢，照做沒錯(cuò)。

2.7.1.4 光敏電阻

當(dāng)照在光敏電阻上的光強(qiáng)變化時(shí)，電阻值也在變化。顯然這是半導(dǎo)體材料的特性。
使用光敏電阻可以檢測(cè)光強(qiáng)的變化。

思考題1：

有一個(gè)LED顯示設(shè)備，要求，當(dāng)光強(qiáng)變化的時(shí)候，LED的亮度隨著光強(qiáng)變化；光線越強(qiáng)，LED越亮；反之亦然。怎么使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能？
可以是多級(jí)調(diào)光，如8級(jí)調(diào)光；也可以做成無級(jí)調(diào)光。

2.7.2 電阻的封裝

電阻的封裝有表面貼和軸向的封裝。

軸向封裝有：axial0.4、axial0.6、axial0.8等等；axial在英語中就是軸的意思；
表面貼電阻的封裝最常用的就是0805；當(dāng)然還有更大的；但是更大的電阻我想就不是很常用了。

電位器的封裝在protel的書種可以很方便地找到。但是如果直接使用，可能會(huì)有一些偏差。老樹早期就犯過這種錯(cuò)誤，
導(dǎo)致電位器旁邊的器件安裝費(fèi)勁。

搞硬件和軟件是有所不同的，搞硬件的人，一定要精確。

在硬件上的一個(gè)小的錯(cuò)誤，都會(huì)造成這塊板的推倒重來；因?yàn)楫a(chǎn)品是不能有飛線的；而這個(gè)小小的錯(cuò)誤相當(dāng)于軟件上的一條語句，
在軟件調(diào)試階段悄悄改掉，可以神不知鬼不覺；在PCB上，特別惡心。而且誰都知道-老板最知道。

什么是精確呢？

1． 對(duì)你所要實(shí)現(xiàn)的工作的目標(biāo)理解準(zhǔn)確；

2． 對(duì)你的電路圖要清楚每一個(gè)器件在其中所起的作用；如果不明白，可以找一個(gè)專家問問，得到確認(rèn)；如果不清楚，可以先試試；

3． 對(duì)每一個(gè)器件的封裝要嚴(yán)格把握，該是什么形狀、外形一定要完全一致；還有考慮到空間是不是對(duì)其它的板卡器件有影響；
對(duì)邊緣連接器件與電路板的邊緣之間的距離、ISA和PCI的邊緣連接件與擋板之間的關(guān)系要完全把握才能去做電路板；
否則只是浪費(fèi)金錢和時(shí)間；

對(duì)邊緣器件與邊緣之間的距離要是不能有把握的話，可以找3個(gè)人，每個(gè)人都計(jì)算一遍，取個(gè)平均值，基本上就差不多了。

4． 對(duì)單片機(jī)的資源能不能作成這件事情一定要有把握，CPU運(yùn)算速度和字長(zhǎng)、內(nèi)存夠不夠大、程序存儲(chǔ)器夠不夠大，需要仔細(xì)的規(guī)劃；

5． 原理圖經(jīng)過專家認(rèn)可無誤后，畫出來的PCB需要做網(wǎng)絡(luò)檢查，做到與原理圖完全一致；

精確，實(shí)際上是敬業(yè)的精神。

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--  作者：華夏
--  發(fā)布時(shí)間：2004-9-15 16:26:47

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2.8 繼電器、固態(tài)繼電器

2.8.1 繼電器

繼電器，就是利用繼電器的線包在加電后產(chǎn)生的磁力，將2個(gè)電極吸合在一起；初中還是高中的物理有它的原理。有興趣可以打開一支看看，
很好玩的。

繼電器有：
1） 公共端：COM
2） 常開：normal open，NO
3） 常閉：normal close，NC

繼電器主要指標(biāo)：

工作電壓：

工作電壓有直流和交流的2種；

在PCB上，通常是直流的；交流的繼電器通常是AC24V的居多，當(dāng)然，還有AC220V的。交流的繼電器國產(chǎn)的比進(jìn)口的，
比如，idec，OMRON，fujitsu便宜很多，當(dāng)然，質(zhì)量也差一些。

可以在百度上專門搜索一下繼電器，上面有一些廠家產(chǎn)品的介紹。

常用的小功率的繼電器是national 的居多，OMRON也有，便宜一些，一盒50只。

常用的電壓有：

DC5V/DC9V/DC12V/DC24V等；

根據(jù)觸點(diǎn)數(shù)量，可以分為：

單刀單擲/SPST

單刀雙擲/SPDT

雙刀雙擲/DPDT

四刀雙擲等/?

還要根據(jù)觸點(diǎn)容量來分。

一般的都是DC30V/1A或者DC30V/2A，AC110V/0.2A，再大，就不能使用繼電器了，因?yàn)樵谟|點(diǎn)切換，電流通過的瞬間，
會(huì)產(chǎn)生拉弧，燒毀觸點(diǎn)，使得切換不可靠；這是，可以使用固態(tài)繼電器。

實(shí)際上，在PCB上的繼電器的任務(wù)就是給出一個(gè)干接點(diǎn)信號(hào)，作為控制信號(hào)使用，傳遞的是一個(gè)信號(hào)，而不是能量。
或者控制一個(gè)大功率的開關(guān)等，讓大功率的開關(guān)去控制功率的傳遞；但是，后者也不如固態(tài)繼電器來得方便。

繼電器的封裝通常是DIP16或者以上；也有更小的繼電器，但是，價(jià)錢跟DIP16的差不多。

注意：DIP16的繼電器只有8個(gè)管腳；所以設(shè)計(jì)封裝時(shí)，不要圖省事直接使用DIP16，這樣容易在焊接的時(shí)候焊反了，導(dǎo)致出錯(cuò)。
要專門設(shè)計(jì)繼電器的封裝，該有幾個(gè)腳就使用幾個(gè)腳。


2.8.2 固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器，說白了，就是使用發(fā)光管觸發(fā)的過零觸發(fā)的可控硅。
可以說，跟光耦很相似，也是4個(gè)管腳，只是區(qū)別在：

4） 直接使用直流電壓控制；可以認(rèn)為內(nèi)部已經(jīng)有了一個(gè)限流電阻；
5） 接收光信號(hào)的一端是過零觸發(fā)的可控硅；

可以說是一個(gè)電子開關(guān)，無觸點(diǎn)的繼電器。

因?yàn)闊o觸點(diǎn)，所以可以通過大電流而不產(chǎn)生拉弧，工作壽命與開關(guān)次數(shù)無關(guān)。

觸點(diǎn)作為信號(hào)使用的繼電器的時(shí)間的工作壽命是100萬次到300萬次，可以查看技術(shù)手冊(cè)；

固態(tài)繼電器可以認(rèn)為是無限次的，所以在大電流和頻繁開關(guān)的場(chǎng)合，使用固態(tài)繼電器。

固態(tài)繼電器觸點(diǎn)通過的信號(hào)通常是交流電壓，但是也有直流電壓的。

固態(tài)繼電器可以通過AC220V或者AC380V以下的交流電；它的2個(gè)指標(biāo)：

1） 工作電壓，通常為DC5V和DC12V，也有DC24V的；
2） 工作電流：AC220V/1A/2A/4A不等。

國產(chǎn)的固態(tài)繼電器質(zhì)量不錯(cuò)，跟進(jìn)口的沒有區(qū)別，就是封裝的質(zhì)量太差，一批買回來，個(gè)個(gè)都不一樣，焊在電路板上東倒西歪，不美觀；
至于小功率的國產(chǎn)的繼電器市場(chǎng)上比較少見，有也不敢使。

進(jìn)口的固態(tài)繼電器有美國的和日本的，4A以上的比較貴，日本的OMRON的固態(tài)繼電器2A的才賣8元，侃侃價(jià)估計(jì)還能便宜，體積小，
封裝絕對(duì)的準(zhǔn)確，可以很整齊地在電路板上排列，不占地方；

什么時(shí)候國貨也能象日本的那樣好？

什么時(shí)候所有的中國人都能象日本人那樣的敬業(yè)？

這個(gè)論壇不是罵日本人的地方，所以不往下說了；老樹愿意將自己的一點(diǎn)微薄的經(jīng)驗(yàn)獻(xiàn)給大家。
在電子產(chǎn)品應(yīng)用的中端低端市場(chǎng)將外國產(chǎn)品趕出中國市場(chǎng)我想中國人還是可以做到吧。

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