石英表的工作原理完整

I石英表的工作原理（可以直接使用，可編輯實用優(yōu)秀文檔，歡迎下載）石英表的工作原理、石英表的構(gòu)造石英表的關(guān)鍵部件如下圖所示:l：ietteryrbattery石英晶體振蕩器水晶振子微處理器?電路板factor磁鐵*馬達線圈石英表的關(guān)鍵部件如下圖所示:l：ietteryrbattery石英晶體振蕩器水晶振子微處理器?電路板factor磁鐵*馬達線圈I/S/\uartz、osGilisatorquartz.naSiiiiHptatessor.mIcroprocessorKcircuithoard_—circijit-rinagrjjrtaPSH——coiiJmotor電池二、、J石?英表各部件的工作原理1、 電池一一提供石英表工作所需能源石英表常用的是鋅氧化銀扣式電池。鋅氧化銀扣式電池(zinc-silveroxidebuttonbattery)是以銀的氧化物作正極活性物質(zhì)，鋅作負極(根據(jù)金屬活性而決定正負極)物質(zhì)的堿性電池。它是小型的圓柱形鋅氧化銀一次電池，其高度尺寸小于直徑，外形像鈕扣，是一種密封式電池。該電池用氧化銀與石墨混和壓成片狀作電池正極，鋅粉加入添加劑壓成片狀作負極，氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)，正、負極間用專用隔膜隔開。2、 石英晶體振蕩器 石英表內(nèi)部核心將二氧化硅(SiO2)結(jié)晶體按一定的方向切割成很薄的晶片，再將晶片兩個對應(yīng)的表面拋光和涂敷銀層，并作為兩個極引出管腳，加以封裝，就構(gòu)成石英晶體諧振器。石英晶體振蕩器的關(guān)鍵在于利用了石英晶體的壓電效應(yīng)和諧振現(xiàn)象。、壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當作用力的

方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。能產(chǎn)生壓電效應(yīng)的晶體就叫壓電晶體。水晶(%石英)是一種有名的壓電晶體。如果按一定方向?qū)λЬw上切下的薄片施加壓力，那么在此薄片上將會產(chǎn)生電荷。如果按相反方向拉伸這一薄片，在此薄片上也會出現(xiàn)電荷，不過符號相反。擠壓或拉伸的力愈大，晶體上的電荷也會愈多。如果在薄片的兩端鍍上電極，并通以交流電，那么薄片將會作周期性的伸長或縮短，即開始振動。石英電子表中有一個核心部件叫石英振子，其中應(yīng)用的便是水晶可以制作壓電石英薄片。電板一晶體—電報一G&電板一晶體—電報一G&JJ外加反向電輯未施拍電場時 外加電場外加反向電輯(!>｝逆催胞敕成——外如電場怯M體產(chǎn)頭暗堂、石英諧振現(xiàn)象：石英諧振器簡稱為晶振，它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時會產(chǎn)生機械振動，當交變電場的頻率與石英晶體的固有頻率相同時，振動便變得很強烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。類似于我們熟悉的共振現(xiàn)象。石英表中常用的石英固有頻率是32768赫茲。因為石英具有壓電效應(yīng)，加以交變電場之后，石英晶體的尺寸會發(fā)生變化，從而它的振動頻率也隨之改變，直到與交變電場的頻率達到一致時，發(fā)生晶體諧振。根據(jù)晶體切片的厚度和角度不同就可以從而產(chǎn)生不同的諧振頻率。、石英表的集成電路，全名為互補型金屬一氧化物一半導體集成電路(ComplementaryMetaloxide-Semiconductor)縮寫成CMOS。它控制了電子表的所有功能。CMOS集成電路，由石英振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路、譯碼電路、驅(qū)動電路、升壓電路、及控制電路等組成，各部分電路的作用及原理概述如下：a)CMOS石英振蕩電路表用CMOS石英振蕩電路是由石英諧振器、CMOS倒相器、偏置電阻Rf及振蕩電容C］、C2等組成的，如下圖所示。它的基本功能是用以產(chǎn)生32768赫茲的正弦信號作為手表的時間基準。途中BG1是P溝道增強型場效應(yīng)管；BG2是N溝道增強型場效應(yīng)管，兩管柵極相連作為輸入端，而漏極相連作為輸出端；Rf為偏置電阻，它使BG1、BG2構(gòu)成的倒相器工作在線性放大區(qū)。C1為微調(diào)電容器，調(diào)整它的容量可以改變振蕩電路的振蕩頻率，它的作用相當于機械表中的快慢針；C2為固定電容器，其容量為20~40微微法；BW為石英諧振器，在電路中的作用等效于一個電感，與BG1、BG2C1C2一起組成一個三點式振蕩電路；D1、D2是BG1、BG2保護二極管，由于倒相器輸入阻抗很高，通過靜電感應(yīng)可能產(chǎn)生極高的電壓，此時二極管提供旁路以避免因靜電感應(yīng)而使柵極擊穿。CMOS倒相器的工作原理是：當輸入端VG為低電平是，nMOS管截止，pMOS管導通，由Vdd通過pMOS向電容C2充電，VD趨向低電平?？梢娸敵鲭妷嚎偱c輸入電壓反相，所以把這個電路稱之為CMOS倒相器。當電源接通時，被倒相器放大了的與石英諧振器的振蕩頻率相同的諧波與石英諧振器發(fā)生壓電諧振。此時，在BW、C1C2組成的串聯(lián)諧振回路里就有很大的與諧振頻率相一致的交變電流通過。這一電流在C］、C2上產(chǎn)生很大的且相位相反的交變電壓，C1上的交變電壓被反饋到倒相器的輸入端。由于此反饋信號與原輸入信號同相，因此就有加強了原來的輸入信號。這個過程周而復始，使得石英諧振器的震動越來越強烈，達到一定程度時，就使倒相器進入非線性區(qū)，這時倒相器的增益下降，從而使石英諧振器始終穩(wěn)定在某一振幅而不停地振動。此時，石英振蕩電路就輸出與石英諧振器相同頻率的基準信號，當石英諧振器的諧振頻率為32768赫茲時，振蕩電路就不停地輸出32768赫茲的基準信號，然后將這一基準頻率送入分頻電路進行分頻。b）分頻電路分頻電路的作用是把輸入脈沖信號的頻率成倍降低。電子表中采用的分頻電路都是由二分頻電路組成的，二分頻電路能是輸出信號的頻率比輸入信號的頻率降低一半。如果石英振蕩電路的振蕩頻率為32768=215赫茲，則分頻器要由15級相同的二分頻電路級聯(lián)而成，下圖為分頻電路框圖。c） 計數(shù)電路計數(shù)電路是石英表的記憶裝置，它不停地、準確地記錄著時間。計數(shù)器實際上就是由數(shù)級二分頻電路加上適當?shù)拈T電路組成的，在電子表CMOS集成電路中設(shè)有：60進位的秒、分計數(shù)器，12或24進位的時計數(shù)器，28、30或31進位的日計數(shù)器，12進位的月計數(shù)器，7進位的周計數(shù)器等。d） 譯碼電路寄存在計數(shù)電路中的時間信息是以二進制來表示的。用譯碼電路把計數(shù)器所累計的時間通過顯示器件以十進制數(shù)反映出來。液晶顯示數(shù)字式適應(yīng)電子手表的數(shù)字是七段顯示單元，其譯碼電路是七段譯碼電路。下圖a為電路示意圖。月、日、時、分、秒的七段顯示單元如圖b所示，周歷顯示用一個九段顯示單元和一個八段顯示單元，如圖c所示，他們聯(lián)合顯示英文星期日至星期六的前兩個字母，顯示規(guī)律如圖d所示。如果控制u、i、r段字段不顯示，上兩個顯示單元就是七段顯示單元。e）驅(qū)動電路液晶顯示器必須用交流信號驅(qū)動，而譯碼器輸出的信號是直流信號，采用驅(qū)動電路把譯碼電路輸出的信號轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動液晶顯示的32赫茲的方波信號。4、步進電機（馬達）步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。在指針式石英鐘表內(nèi)，步進電機作為換能器，把秒脈沖信號變成機械輪系的轉(zhuǎn)動，帶動指針指示時間。三、石英表的工作原理石英表總體的工作原理和過程是：1、氧化銀扣式電池向集成電路提供特定電壓之后通過其中的振蕩電路和石英諧振器使石英振子起振，形成振蕩電路源。振蕩器產(chǎn)生32768赫的信號。振蕩器電路包括石英晶體振蕩器及C/MOS-LSI電路。2、振蕩器電路包括微調(diào)電容器，用以調(diào)整快慢。3、 在分頻電路上，把從振蕩器電路輸入的振蕩信號32768赫茲進行215次分頻，直至輸出的脈沖信號為1赫。4、 驅(qū)動電路把分頻電路輸出的一秒鐘一個脈沖信號進行放大，然后在一秒鐘的間歇時間內(nèi)交替地傳送正負脈沖信號至驅(qū)動線圈上。5、 驅(qū)動線圈接收了脈沖信號電流以后，步進馬達即以每秒60。的角度，間歇地轉(zhuǎn)動。6、 步進馬達的轉(zhuǎn)動，傳動至輪列，從而帶動秒、分、時針及日歷機構(gòu)轉(zhuǎn)動。步進馬達、秒、分、時針及日歷機構(gòu)之間存在著齒輪計數(shù)器。通過大小齒輪的反復結(jié)合，讓一個齒輪轉(zhuǎn)過一圈的距離而另一個齒輪只轉(zhuǎn)過很小一個角度。例如，秒針的齒輪轉(zhuǎn)過6度，秒針就走一格，即一秒。根據(jù)大小齒輪之間特定的傳動比，秒針齒輪走整整一圈，帶動分針齒輪走6度，即一分鐘，以此類推。7、 氧化銀電池是電子電路和步進馬達的能源，它可以在兩年或更長的時間內(nèi)，供應(yīng)穩(wěn)定的電能。安全閥的工作原理以下兩張圖片是常規(guī)安全閥和先導式安全閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)分析工作原理和維修方法。橫祥閥懂調(diào)節(jié)爆序抵手律費閥桿

調(diào)萼壕母率護草主同孕向霎主閥葬簧寸型國閔屋調(diào)帝釘主間閏他調(diào)萼壕母率護草主同孕向霎主閥葬簧寸型國閔屋調(diào)帝釘主間閏他1、當安全閥的整定壓力大于被保護系統(tǒng)的工作壓力時，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，如圖所示、這時作用在閥瓣上的力有彈簧預緊力F,方向向下，介質(zhì)的作用力，方向向上，再就是閥座對閥瓣的托力（密封力），這個密封力在密封面上所產(chǎn)生的比壓力，保證了安全閥關(guān)閉件間有了必需的密封性。

2、當系統(tǒng)中的壓力升高且超過正常工作壓力時，由于此時的彈簧預緊力和密封力未發(fā)生變化，系統(tǒng)壓力的升高，使得關(guān)閉件密封面上的密封力隨之減少：隨著介質(zhì)壓力的進一步升高，當進口壓力等于安全閥的整定壓力時，閥瓣與閥座之間的作用力等于零（密封力等于零）；當進口壓力繼續(xù)升高略高于整定壓力時，閥瓣向上運動，突跳開啟。此時安全閥處于開啟狀態(tài)，如下圖左所示：

3、 一旦閥門開啟，隨著介質(zhì)的快速流出，由反沖盤裙邊的內(nèi)沿與調(diào)節(jié)圈外徑所圍成的環(huán)形流道對介質(zhì)產(chǎn)生節(jié)流作用，以及利用反沖盤上流體的靜壓力，安全閥閥瓣繼續(xù)向上快速運動，此時，流量始終被閥瓣和閥座之間的開度限制著，直到閥瓣離開閥座的高度達到四分之一流道直徑，此后，流量便由喉部的流道直徑控制，繼而全量排放，使介質(zhì)壓力迅速下降。此時安全閥處于排放狀態(tài)，如圖所示4、 當介質(zhì)壓力P小于彈簧力F時，閥瓣又會在彈簧力的作用下迅速地回落到關(guān)閉位置，使關(guān)閉件間又產(chǎn)生了密封比壓力，阻止了介質(zhì)從密封面間流出，安全閥又處在了新的密封關(guān)閉狀態(tài)，使系統(tǒng)壓力又回到了正常工作狀況，圖示狀態(tài)。二、綜合全國的規(guī)范標準來看，如：TSGZF001-2006《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等安全技術(shù)規(guī)范，都要求安全閥在以下幾個方面得到滿足：a、 準確開啟-涉及到整定壓力偏差。b、 穩(wěn)定排放-涉及到開啟高度、排放壓力、排放量。c、 及時關(guān)閉-涉及到回座壓力。d、可靠密封-涉及到泄漏率。安全繼電器工作原理關(guān)于安全繼電器工作原理，實際上存在兩個層面問題：一是未能區(qū)分安全繼電器與普通繼電器的區(qū)別。二是不清楚安全繼電器如何搭建形成的安全繼電器模塊。大家想了解安全繼電器工作原理，其實真正同應(yīng)用相關(guān)的的是安全繼電器模塊的工作原理！基于當前安全設(shè)計在國內(nèi)尚處于剛剛有所需求的實際情況，工程師無論是對安全繼電器，還是安全繼電器工作原理都不是特別清楚，為了更好服務(wù)設(shè)計工作，天之行愿就安全繼電器工作原理同廣大設(shè)計人員進行相關(guān)的交流。第一個問題：安全繼電器元件是如何構(gòu)建安全繼電器模塊的，涉及安全繼電器與普通繼電器的區(qū)別第二個問題：安全繼電器工作原理才是我們搭建安全回路時，真正需要知道的！下面我們將從三個方面予以介紹：一、功能作用一解決什么問題？ 在設(shè)備運行過程中，由于外部的原因，或者違規(guī)操作（無論是不懂導致的誤動作或是疲勞導致的誤動作），以及內(nèi)部器件失效，都可能導致事故的出現(xiàn)，輕則財物損失，重則發(fā)生機毀人亡的惡性事故，為了降低這些事故的出現(xiàn)，我們在進行這些設(shè)備的設(shè)計時，一般都會針對相關(guān)情況做出相應(yīng)的安全設(shè)計：如急停設(shè)計、安全門設(shè)計、安全光幕設(shè)計，雙手啟動設(shè)計，安全邊沿設(shè)計等。這些設(shè)計要時刻實現(xiàn)相應(yīng)的安全功能，必須基于所有的器件都能保持動作正常，功能完好！ 顯然這是一種理想狀態(tài)，真實的情況是：從來沒有“不壞”的器件，總是有一些器件在運行中會出現(xiàn)這樣或那樣的異常，導致其功能出現(xiàn)故障。這樣由于某個器件出現(xiàn)了故障，將會導致設(shè)計中整個安全功能的喪失，從而使得事故發(fā)生的概率大幅度的提高！ 舉個例子：當周圍環(huán)境出現(xiàn)了狀況，你希望急停設(shè)計啟動，斷電停機！當你拍下急停按鈕時，由于種種原因，按鈕卡阻了，接入電路中的常閉觸點未能分開，自然也就無法實現(xiàn)斷電停機----急停安全設(shè)計完全失效！又或者，當你拍下急停按鈕后，急停按鈕沒有問題，接主電源的交流接觸器發(fā)生了觸頭粘連，不能斷開，此時你當然無法實現(xiàn)斷電停機----急停安全設(shè)計完全失效！在上述舉例中，我們發(fā)現(xiàn)，任一個器件的功能異常，就可以導致整個安全設(shè)計的喪失！也許有人會說，選高品質(zhì)的器件就可以解決這個問題!是的，沒錯，提高器件品質(zhì)永遠是降低事故的一個不二選擇！然而，品質(zhì)提高永遠在路上。如何在當下現(xiàn)實的器件品質(zhì)水平下，可靠維持安全設(shè)計功能的實現(xiàn)，從而降低事故發(fā)生的概率就成了一個必須解決的問題！也就是說，如何在承認器件可能存在故障的前提下，任然能維持系統(tǒng)安全功能不喪失，且故障能被及時檢查出來！安全繼電器原理就是為解決此問題而被發(fā)明出來的一個功能器件。二、安全繼電器模塊動作邏輯安全繼電器模塊是基于雙路冗余思想設(shè)計的一個功能器件，通過安全模塊搭建一個安全回路即可解決上述設(shè)計存在的隱患問題。以天之行TXAS1-3012安全繼電器模塊在急停監(jiān)控回路中的應(yīng)用為例，我們來了解一下安全回路的動作邏輯：上圖中：1、安全繼電器模塊TXAS1-3012在檢測到雙觸點急停按鈕E-S的兩路常閉觸點均處于閉合狀態(tài)，才具備啟動條件。 2、且當反饋回路檢測控制接觸器K1、K2的輔助常閉觸點也處于閉合狀態(tài)。 3、在按下啟動按鈕S后，安全模塊啟動：輸出回路13-14,23-24,33-34閉合，電源接通。當周圍環(huán)境出現(xiàn)緊急情況： A、急停按鈕拍下 B、模塊內(nèi)部邏輯檢測到輸入狀態(tài)改變，其輸出瞬時斷開 C、控制接觸器線圈失電，主回路斷開，電源開路，設(shè)備停機這個設(shè)計同前面相比較，顯然一路急停按鈕的卡阻，一個接觸器觸點的粘連，均不會導致整個急停設(shè)計功能的喪失：拍下急停按鈕，任一路常閉斷開，任一接觸器分斷，都可實現(xiàn)斷電停機！ 雙路冗余設(shè)計，顯然代價是高的，但為安全付出一些成本，是值得的！看到這里你們就有點明白安全繼電器的工作原理了，那我們繼續(xù)往下看！三、如何接線一安全繼電器模塊在不同應(yīng)用行業(yè)以及不同的場景應(yīng)用中接線模式不同。 這些不同，總的來說包括以下兩個方面： 一是因為應(yīng)用場景組合不同，安全繼電器模塊的輸入不同； 二是危險發(fā)生的位置不同，安全繼電器模塊輸出切斷的形式（直接切斷和間接切斷）和斷開的位置不同。 下面，以天之行安全繼電器模塊TXAS1-3012在注射機行業(yè)應(yīng)用為例，了解一下具體的接線方案。國家強制標準：橡膠塑料注射成型機安全要求GB22530-2021中涉及安全繼電器模塊的安全事項包括1、急停設(shè)計2、前安全門安全要求設(shè)計3、后安全門安全要求設(shè)計4、射嘴護罩安全要求設(shè)計5、電氣安全同液壓安全的互鎖要求設(shè)計6、安全等級要求目前業(yè)界的做法如下圖，基本為生產(chǎn)企業(yè)和檢查機構(gòu)所認可。安全回路控制部分接線： A、雙路急停按鈕E-S兩組觸點的下端分別接入安全繼電器模塊的電源接線位A1、A2,上端分別接入直流24V電源的正負極。 B、前后安全門的兩組行程開關(guān)SW1-SW2,SW3-SW4對應(yīng)觸點串聯(lián)后分別接入安全模塊輸入端接線位S