電子制作—調(diào)壓器實驗講義(第三周至第八周實驗內(nèi)容).doc

電子制作調(diào)壓器實驗講義很多小功率的電器，在對他們進(jìn)行功率調(diào)節(jié)或電壓調(diào)節(jié)時，中學(xué)物理實驗中常采用滑線變阻器的方法加以解決；后來也常用的手段是電感式或電容式調(diào)壓。調(diào)壓方式無論是滑線變阻器的形式，還是電感式或電容式,它們都存在著體積大、重量重、通過的電流大的缺點，既耗費了比較多的原材料又浪費了不少的電能。近年來，隨著人們對晶體管功能的進(jìn)一步認(rèn)識和深化，電子電路在各種電器上得到廣泛應(yīng)用。比如說單向可控硅，就可以實現(xiàn)在臺燈的亮度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、電動車的調(diào)速等諸多方面的應(yīng)用。一、實驗?zāi)康模?.認(rèn)識使用的各種電子元件及性能，記錄各元件的測量數(shù)據(jù)；2.正確使用各種工具，方法得當(dāng)，學(xué)會簡單制作；理解電路原理；二、實驗器材： 1.整流二極管（ 1N4007 ）2.色環(huán)電阻二只（1K,2K）3.電解電容一只（50V,6.3F）4.電位器一只（500k）5.單向可控硅一只（PCR606）6.印刷電路板一塊三、實驗原理市電是220v交流電，電子電路通常使用的是直流電。橋式整流電路(圖1所示)是使用最多的一種整流電路。它是利用二極管的單向?qū)щ娦赃M(jìn)行整流的最常見的電路，用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成橋式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點，而同時在一定程度上克服了全波整流電路的缺點。 下面簡要介紹單向可控硅（也稱作晶閘管）的導(dǎo)通特點。它是由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成的元件，有3個電極（圖2橢圓虛線框所示），陽極A，陰極K和控制極G。當(dāng)陽極接電源正極、陰極接電源負(fù)極（稱為正向電壓）時，單向可控硅仍然不導(dǎo)通，還需要在觸發(fā)極加上一定的微小的電流才能導(dǎo)通。單向可控硅導(dǎo)通后即使去掉觸發(fā)電流，它仍保持導(dǎo)通。直到單向可控硅兩端電壓減小到接近于零或電壓反向時單向可控硅才斷路。燈泡經(jīng)二極管和后面的虛線方框電路部分是一起串聯(lián)在220v的電路中，虛線電路部分相當(dāng)于一個脈沖開關(guān)，在一個周期內(nèi)，接通時間的長短決定了通過燈泡上的平均電流的大小，也決定了燈泡的亮度。先看 0T/2 時間內(nèi)的情況。電流經(jīng)R1 和Rp 對電容C 充電（圖2），使電容C 電壓不斷升高（電容C 的上面是正極，下面是負(fù)極）。經(jīng)過一段時間后（圖3，0t1 的時間），C 上的電壓就達(dá)到0.7V 左右，這時電容C 就給單向可控硅的控制極G 一個微小的電流，單向可控硅就由斷路狀態(tài)突然變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。即0t1 時間內(nèi)等效“開關(guān)”斷路，t1T/2 時間內(nèi)等效“開關(guān)”導(dǎo)通。在 0T/2 時間內(nèi)，0t1 時間內(nèi)等效“開關(guān)”斷路，t1T/2 時間內(nèi)等效“開關(guān)”導(dǎo)通。但是在T/2時刻電壓已減小為零，故微控硅又由導(dǎo)通變?yōu)閿嗦贰Ｒ院蟮母鱾€半周期的情況與0T/2 一樣。那么導(dǎo)通時刻t1又是由哪些因素決定的了？由基本的電路知識可知，若增大 Rp 的阻值（圖2），則對電容C 充電電流減小，電容C 達(dá)到0.7V 所用的時間（即0t1 的時間）變長。即斷路時間變長、導(dǎo)通時間（t1T/2 的時間）變短、燈泡變暗。反之，則情形相反。它是通過改變導(dǎo)通時間與斷路時間的比值大?。╰ 通/t 斷）來調(diào)節(jié)亮度的。這種調(diào)光電路的特點是效率很高，原因是在 0t1 時間內(nèi)“開關(guān)”斷路，電路中幾乎無電流（只有R1和Rp 串聯(lián)后對電容C 充電的電流，大約0.1 毫安），“開關(guān)”也就幾乎不消耗電能；在t1T/2 時間內(nèi)等效“開關(guān)”導(dǎo)通，這時“開關(guān)”兩端的電壓很?。▎蜗蚩煽毓鑼?dǎo)通時，兩端電壓大約1 伏），“開關(guān)”也幾乎不耗電。同時價格低廉、無級調(diào)節(jié)、操作方便。四、實驗步驟與數(shù)據(jù)記錄1.整流二極管，利用數(shù)字萬用表（二極管檔）（ ）測正向壓降（通常硅管0.5 V0.7V，鍺管0.15 V 0.30 V）管1管2管3管4正向壓降反向顯示2.電阻值測量及色環(huán)辨別阻值 次數(shù)色環(huán)標(biāo)稱值測量值1測量值2測量值3相對誤差圖4中的九只電阻值分別是 橙橙橙 銀1. 2. 棕黑黑黃 棕 紅紅紅 銀3. 4. 紅紫黃棕 棕5. 黃紫黑 銀6. 7. 棕黑黑棕 棕8. 白棕黃 銀9. 綠藍(lán)黑黑 棕 綠藍(lán)棕 銀 圖4 色環(huán)電阻3.電解電容器判別和測量 指針式萬用表可用電阻檔中的“1K”或“10K”檔，根據(jù)電容是否有充放電現(xiàn)象及充放電快慢來判斷電容的好壞及大小。本次實驗中使用數(shù)字萬用表的電容檔來測量（有些簡易的數(shù)字表中沒有此功能）。 將數(shù)字萬用表拔到“F”檔的“200F”，黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“mA”孔，即左起第二孔，測量待測電容前需短接放電，然后直接測量。實測電容量是C= 4.電位器 判斷電位器的好壞并實測其最大阻值 。 = 5. 單向可控硅單向可控硅是由三個PN結(jié)的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)、符號及等效電路如圖5所示。單向可控硅觸發(fā)特性測試 單向可控硅與二極管的相同之處在于都具有單向?qū)щ娦?，不同之處是可控硅的?dǎo)通還要受控制極電壓控制。也就是說使可控硅導(dǎo)通必須具備兩個條件：陽極(A)與陰極(K)之間應(yīng)加正向電壓，控制極(G)與陰極(K)之間也應(yīng)加正向電壓。當(dāng)可控硅導(dǎo)通以后，控制極就失去作用。 用數(shù)字萬用表的（二極管檔）（ ）分別測單向可控硅兩兩電極的導(dǎo)通電壓，不導(dǎo)通時顯示“1.”，當(dāng)有導(dǎo)通電壓顯示時（如0.676V），紅表筆接的是控制極，黑板筆接的是陰極，剩下的是陽極。觸發(fā)特性測試可以這樣進(jìn)行，將紅表筆接陽極，黑表筆接陰極，此時顯示時“1.”代表不通，用一導(dǎo)線將陽極和控制極短接一下，此時顯示為導(dǎo)通電壓，如：“0.779V”表示此單向可控硅導(dǎo)通。填寫實際測量值，控制極和陰極的導(dǎo)通電壓是： ，陽極和陰極的導(dǎo)通電壓是： 6.作品測試檢查制作的作品元件排列是否整齊，焊點是否結(jié)實、圓潤，有無漏焊、虛焊等；為了安全起見，實驗室制作了24V的降壓變壓器，用100K功率電阻代替燈泡，使用發(fā)光二極管亮度變化代替燈泡亮度變化。給出測試結(jié)果（文字描述）：五、實驗