10 окт. 2018 г.

Современная элементная база электронных устройств

Элементной базой современных электронных устройств являются активные элементы, пассивные дискретные электрорадиоэлементы и функциональные устройства, устройства функциональной электроники, интегральные схемы, которые посредством электрических связей и механических соединений формируются в блоки, аппараты, системы.

Элементная база современных электронных устройств предназначена для генерирования, усиления или преобразования электромагнитных сигналов различных видов, а также для управления напряжениями и токами во внешних по отношению к элементной базе электрических цепях.


Физические принципы, используемые в элементной базе современных электронных устройств, основаны на взаимодействии свободных или связанных элементарных носителей электрических зарядов со статическими электрическими и магнитными полями или с переменными электромагнитными полями, включая поля атомов и молекул.

Рабочей средой, в которой протекает это взаимодействие, может быть вакуум, газ или твердое тело (главным образом полупроводник). Соответственно различают вакуумную, газоразрядную и твердотельную элементную базу. Наиболее обширный класс твердотельной элементной базы составляют полупроводниковые приборы.

К элементной базе в широком смысле относятся также функционально законченные устройства различных уровней интеграции, содержащие большое число связанных между собой субэлементов и субкомпонентов (диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и т.д.), если их изготовление основано на приемах электронной технологии.

Важнейшие из таких устройств - изделия микроэлектроники (интегральные схемы, микропроцессоры и пр.). К элементной базе относят также и другие приборы и интегральные устройства, работа в которых происходит с помощью взаимодействия связанных носителей электрического заряда с внешними полями - например, акустоэлектронные приборы.

В зависимости от назначения элементная база подразделяется на генераторные, усилительные, преобразовательные, управляющие и др. Диапазон рабочих частот элементной базы простирается от нуля (постоянный ток) до частот рентгеновского участка спектра электромагнитных волн (~ 10 Гц), значение рабочих мощностей - от уровня сверхмалых тепловых шумов до нескольких мегаватт.


Появление элементной базы электронных устройств связано с открытием электрона, различных видов электронной эмиссии, изобретением лампового диода и триода. В первой половине XX века разрабатывалась в основном электровакуумная элементная база - электронные лампы, рентгеновские трубки, фотоэлектронные приборы, - обеспечившие бурное развитие радиотехники, автоматики, телемеханики и других областей науки и техники.

Создание электровакуумной элементной базы СВЧ диапазона (магнетронов, клистронов и др.) сыграло решающую роль в развитии радиолокации. Одновременно с разработкой вакуумной элементной базы создавалась и совершенствовалась газоразрядная элементная база, например, тиратроны, используемые для формирования мощных импульсов электрического тока в устройствах импульсной техники.

Дальнейшее развитие элементной базы шло по пути создания и все более широкого применения приборов полупроводниковой электроники (диодов, транзисторов, интегральных схем, больших и сверхбольших интегральных схем, микропроцессоров) и квантовой электроники.

Современная элементная база находит применение в устройствах связи, автоматики, вычислительной техники, энергетики, измерительной техники, в промышленности, медицинских и бытовых приборах и установках, аппаратуре для научных исследований и т.д.

В начале 90-х годов XX века в мировой электронике наметилась тенденция перехода с элементов навесного монтажа на элементы поверхностного монтажа (SMD-элементы). Отличительная особенность SMD-элементов - намного меньшие габариты, чем у их традиционных эквивалентов. 

Смотрие по этой теме:


Импульсные стабилизаторы напряжения

Интегральные датчики температуры (IC temperature sensors) - достоинства и применение

Параметры полевых транзисторов: что написано в даташите

Диоды Шоттки - устройство, виды, характеристики и использование

24 сент. 2018 г.

Как устроены и работают токовые клещи и как ими правильно пользоваться


Для диагностики неисправностей в электрооборудовании или электроустановок часто необходимо провести измерение токов. Есть два варианта: воспользоваться амперметром или с помощью токовых клещей. 

Первый вариант можно сделать с помощью обычного мультиметра, но он плох тем что нужно делать разрыв цепи, а это не всегда возможно и не всегда удобно для проведения корректных измерений. 

Второй способ, токоизмерительные клещи, позволяет узнать ток в цепи не разъединяя её. В этой статье мы рассмотрим, как пользоваться токовыми клещами и как они устроены.



Устройство

Принцип работы токовых клещей основан на явлении электромагнитной индукции. Проводник, в котором измеряется ток, вводится в магнит провод, на котором намотана вторичная обмотка. Измеряемый ток в этом случае называется первичным, а ток в измерительной катушке (вторичной обмотке) - вторичным. При этом его величина пропорциональна первичному току и его можно рассчитать. Магнитопровод клещей состоит из двух частей, одна из которых подвижна, такая конструкция нужна для того, чтобы, раскрыв магнитопровод с помощью рычага, ввести проводник для измерений.


Аналогично работают и трансформаторы тока, но их магнитопровод цельный и надевается на шину или жилу кабеля.


Ранее токоизмерительные клещи, в большинстве своем, могли измерять только переменный ток, поскольку ЭДС на обмотке может возникать только при условии переменного магнитного потока, создаваемого переменным электрическим током.


Большинство же современных, даже самых дешевых моделей, способно измерять как постоянный, так и переменный токи. Измерение постоянного тока стало возможным благодаря использованию датчика Холла.


Также поддерживаются функции стандартные для мультиметров - измерение сопротивления, напряжения, частоты, прозвонка цепей, а иногда есть возможность подключения термопары для определения температур.


Итак, клещи для измерения тока состоят из:

1. Составного подвижного магнитопровода.

2. Основной части корпуса с дисплеем, селектором выбора пределов или выбора измеряемой величины (если пределы выбираются автоматически), а также разъёмами для подключения щупов, для работы в режиме Омметра, прозвонки или вольтметра.

3. Внутри корпуса расположена плата с микросхемами, иногда и с переменными резисторами для точной подстройки точности измерений.


Для измерения тока в труднодоступных местах некоторые клещи комплектуются дополнительным измерителем с гибким чувствительным элементом. Примером является продукция фирмы Fluke, он может идти в комплекте или продаваться отдельно.


Технология измерений

Для определения тока в цепи нужно ввести в раствор магнитопровода ОДНУ жилу проводника или токопроводящую шину. Чтобы раскрыть магнитопровод выжмите рычаг на торце клещей.

После введения проводника отпустите рычаг и магнитопровод закроется. На измерительном приборе должен быть выбран соответствующий предел измерения и режим, для переменного тока он обозначается так «I~», а для пистонного «I=».

Подробно процесс использования токоизмерительных клещей рассмотрен здесь:


и здесь:


Эта статья в Яндекс.Дзен:


23 сент. 2018 г.

Почему запрещены скрутки проводов


Давайте не будем в рамках данной статьи рассматривать регламентированные способы надежного соединения проводов и кабелей. В конце концов, каждый уважающий себя мастер имеет представление о пружинных клеммниках, сама конструкция которых не дает контакту со временем ослабевать. Однако почему бы не поразмыслить над тем, от чего же греется скрутка проводов, и по какой причине она все таки запрещена.

Прежде всего заострим внимание на том, что речь, как правило, идет о недопустимости скручивания токонесущих проводов. Речь не идет о применении провода в качестве крепежного элемента, например для того, чтобы закрепить кормушку на ветке дерева. Там где проводящие характеристики провода не важны, можно и скрутить, скрутить не зачищая, да хоть узлом этот провод завязать. Но если провод предназначен для пропускания тока, для питания мощной нагрузки, - здесь важно обеспечить максимальное сохранение проводимости.

Если просто скрутить зачищенные жилы проводов, даже если затянуть скрутку плоскогубцами, стразу ничего особенного можно и не заметить. Допустим, мы скрутили провод, соединяющий сварочный трансформатор с вилкой. И вот, вилка воткнута в розетку, начинаем работать со сварочным электродом.

Сначала весь провод вместе со скруткой будет испытывать примерно одинаковый нагрев, потому что скрутка у нас свежая, контакт между скрученными жилами сильный, скрутка поджата при помощи плоскогубцев. Если каждый раз начиная работу, подтягивать скрутку плоскогубцами, то она сможет некоторое время очень качественно пропускать ток. Но ведь скрутка находится не в вакууме, не в тугой изоляции, как весь остальной провод, поэтому скрутка все равно ослабевает, и ведет себя хуже, чем весь остальной провод.




Ослабевающая скрутка уже отличается удельной проводимостью от остального провода. Если целый провод обладает постоянным удельным электрическим сопротивлением, то в месте скрутки, во-первых, образуются окислы на поверхностях проводов, контактирующих друг с другом и с воздухом.

Во-вторых, кое-где контакт полностью исчезает, то есть площадь контактирующих поверхностей уменьшается, становится меньше чем была в начале, когда скрутку только закрутили. Образующиеся окислы увеличивают удельное сопротивление в месте скрутки, а уменьшающаяся площадь контакта становится эквивалентна уменьшению площади поперечного сечения провода. В целом для тока это выглядит так, будто бы хороший толстый провод разрезали, вынули кусок определенной длины (длиной в скрутку) и впаяли перемычку такой же длины, но из более тонкого провода. Конечно, вставка из тонкого провода будет греться сильнее, чем весь остальной толстый провод. Вот нам и ответ на вопрос о том, почему греется скрутка.



Скрутка запрещена ПУЭ, вместо этого разрешается использовать пружинные клеммники, которые все время держат контакт с определенным усилием, не допуская его ослабевания. Для каждого тока — свой клеммник, с собственной площадью контакта. Еще, для обеспечения надежного контакта, провода можно друг с другом спаять или сварить. Пайка с припоем или сварка, в отличие от скрутки, обеспечат сопряжение проводов на атомарном уровне, и окислиться место контакта принципиально не сможет, ведь оно уже будет находиться не на воздухе, а внутри толщи металла. Для проходящего тока такой провод будет словно и не соединенным, а будто бы изначально полностью целым.

Если допустить скрутку, то ее перегрев может не просто нарушить нормальный режим питания прибора, уменьшив напряжение на его входе, из-за увеличения сопротивления соединительных проводов, но и в худшем случае может привести к возгоранию и даже к пожару. Вот почему скрутка запрещена.

Эта статья в Яндекс.Дзен:


Смотрите также по этой теме:





6 апр. 2018 г.

Технические характеристики светодиодов SMD

SMD-светодиоды используют в лампах с различными цоколями, прожекторах, светодиодных лентах, настольных LED-лампах и прочих осветительных приборах. В своей маркировке они содержат свои габаритные размеры – длину и ширину, при этом в оригинальных светодиодах в каждом из видов корпусов, независимо от того 3528 это или 5730 устанавливается свой тип светодиодного кристалла с особыми характеристиками.

Технические характеристики светодиодов SMD


Изначально наибольшую популярность получили модели светодиодов 3528 и 5050, сейчас они встречаются в основном на светодиодных лентах, в светильниках их практически не применяют, отдавая предпочтение 5630 светодиодам и другим современным моделям ...

Подробнее смотрите здесь:
Виды, характеристики, маркировка SMD-светодиодов

Другие новые статьи на Электрик Инфо:

Оставляйте комментарии к статьям! О чем Вам хотелось бы прочитать на нашем сайте?

Мы в соцсетях:

2 янв. 2018 г.

Применение микроконтроллеров. Управление разными устройствами.

Что такое микроконтроллер

Микроконтроллер — это специальная микросхема, предназначенная для управления различными электронными устройствами. Микроконтроллеры впервые появились в том же году, что и микропроцессоры общего назначения (1971). Разработчики микроконтроллеров придумали – объединить процессор, память, ПЗУ и периферию внутри одного корпуса, внешне похожего на обычную микросхему. С тех пор производство микроконтроллеров ежегодно во много раз превышает производство процессоров, а потребность в них не снижается.

Микроконтроллеры выпускают десятки компаний, причем производятся не только современные 32-битные микроконтроллеры, но и 16, и даже 8-битные. Внутри каждого семейства часто можно встретить почти одинаковые модели, различающиеся скорость.


Применение микроконтроллеров

Применение микроконтроллеров

В силу того, что нынешние микроконтроллеры обладают достаточно высокими вычислительными мощностями, позволяющими лишь на одной маленькой микросхеме реализовать полнофункциональное устройство небольшого размера, притом с низким энергопотреблением, стоимость непосредственно готовых устройств становится все ниже.

По этой причине микроконтроллеры можно встретить всюду в электронных блоках совершенно разных устройств: на материнских платах компьютеров, в контроллерах DVD-приводов, жестких и твердотельных накопителей, в калькуляторах, на платах управления стиральных машин, микроволновок, телефонов, пылесосов, посудомоечных машин, внутри домашних роботов, программируемых реле, в модулях управления станками и т.д.

Применение микроконтроллеров в программируемых реле

Так или иначе, практически ни одно современное электронное устройство не может обойтись сегодня без хотя бы одного микроконтроллера внутри себя.

Несмотря на то, что 8-разрядные микропроцессоры давно ушли в прошлое, 8-разрядные микроконтроллеры до сих пор весьма широко применяются. Есть множество применений, где высокая производительность вовсе не нужна, однако критическим фактором выступает низкая стоимость конечного продукта. Существуют, разумеется, и более мощные микроконтроллеры, способные обрабатывать в реальном времени большие потоки данных (видео и аудио, например).

Вот краткий список периферии микроконтроллеров, из которого вы можете сделать выводы о возможных сферах и доступных областях применимости этих крохотных микросхем:
  • универсальные цифровые порты, настраиваемые либо на ввод, либо на вывод
  • разнообразные интерфейсы ввода-вывода: UART, SPI, I²C, CAN, IEEE 1394, USB, Ethernet
  • цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
  • компараторы
  • широтно-импульсные модуляторы (ШИМ-контроллер)
  • таймеры
  • контроллеры бесколлекторных (и шаговых) двигателей
  • контроллеры клавиатур и дисплеев
  • радиочастотные передатчики и приемники
  • массивы интегрированной флеш-памяти
  • встроенные сторожевой таймер и тактовый генератор
Смотрите также на Школе для электрика:

  • Программируемый контроллер Ардуино


  • Драйвер шагового двигателя - устройство, виды и возможности


  • Программируемые интеллектуальные реле


  • RGB контроллеры для светодиодной ленты


  • Микропроцессорные системы

  • Как вы уже поняли, микроконтроллером называется небольшого размера микросхема, на кристалле которой смонтирован крохотный компьютер. Это значит, что внутри небольшого чипа есть и процессор, и ПЗУ, и ОЗУ, и периферийные устройства, которые способны взаимодействовать как между собой, так и со внешними компонентами, достаточно лишь загрузить в микросхему программу.

    Применение микроконтроллеров

    Программа обеспечит работу микроконтроллера по назначению — он сможет по правильному алгоритму управлять окружающей его электроникой (в частности: бытовой техникой, автомобилем, ядерной электростанцией, роботом, солнечным трекером и т. д.).

    Тактовая частота микроконтроллера (или скорость шины) отражает то, сколько вычислений сможет выполнить микроконтроллер за единицу времени. Так, производительность микроконтроллера и потребляемая им мощность с повышением скорости шины увеличиваются.

    Измеряется производительность микроконтроллера в миллионах инструкций в секунду — MIPS (Million Instruсtions per Second). Так, популярный контроллер Atmega8, выполняя одну полноценную инструкцию за один такт, достигает производительности 1 MIPS на МГц.

    Микроконтроллер Atmega8

    При этом современные микроконтроллеры разных семейств настолько универсальны, что один и тот же контроллер способен, будучи перепрограммирован, управлять совершенно разнородными устройствами. Невозможно ограничиться одной областью.

    Пример такого универсального контроллера — тот же Atmega8, на котором собирают: таймеры, часы, мультиметры, индикаторы домашней автоматики, драйверы шагового двигателя и т.д.

    Среди популярных производителей микроконтроллеров отметим: Atmel, Hitachi, Intel, Infineon Technologies, Microchip, Motorola, Philips, Texas Instruments.

    Классифицируются микроконтроллеры в основном по разрядности данных, которые обрабатывает арифметико-логическое устройство контроллера: 4, 8, 16, 32, 64 — разрядные. И 8-разрядные, как отмечалось выше, занимают существенную долю рынка. Следом идут 16-разрядные микроконтроллеры, затем DSP-контроллеры, применяемые для обработки сигналов.


    http://electrik.info/avr.php

    Программирование микроконтроллеров для начинающих - замечательный и очень информативный курс для тех кто хочет реально начать разбираться в микроконтроллерах, в частности разрабатывать и создавать свои устройства на микроконтроллерах AVR.


    Советы по выбору микроконтроллеров

    При разработке цифровой системы требуется сделать правильную модель микроконтроллера. Главной целью является подбор недорого контроллера для уменьшения общей стоимости всей системы. Однако, необходимо, чтобы он соответствовал специфике системы, требованиям надежности, производительности и условиям использования.


    Источник: Области применения микроконтроллеров (Школа для электрика)

    Присоединяйтесь к нам на Facebook!

    Последние заметки