元器件識別與選用 第6章 機電元件

6.1繼電器6.1.1繼電器的分類1、繼電器不同于一般的開關(guān)，它具有自動控制的功能。一般的開關(guān)、插接件的動作需借助人力，不具備自動控制的功能。繼電器的動作是依靠輸入的各種物理量(包括電量)，當(dāng)輸入量達到規(guī)定值時，繼電器的輸出狀態(tài)就會發(fā)生變化。2、繼電器不同于一般的電子開關(guān)，它的輸出和輸入機構(gòu)是嚴(yán)格電氣隔離的，兩者間的絕緣電阻不小于100MΩ，絕緣電壓一般可達1kV。3、繼電器的輸出量的變化必須是跳躍式的，或通或斷，或呈高電平或呈低電平，并能對其他電氣電路進行控制、保護或調(diào)節(jié)。6.1繼電器6.1.2常用繼電器的外形、特點圖6-1-2電磁繼電器及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)6.1繼電器6.1.2常用繼電器的外形、特點1．電磁繼電器圖6-1-3固態(tài)繼電器的外形與結(jié)構(gòu)6.1繼電器6.1.2常用繼電器的外形、特點2．固態(tài)繼電器圖6-1-4H型干簧管的外形和基本結(jié)構(gòu)6.1繼電器6.1.2常用繼電器的外形、特點3．干簧管繼電器6.1繼電器6.1.3電路圖形符號電路符號符號名稱說明單開關(guān)繼電器繼電器內(nèi)部只有一個開關(guān)，當(dāng)繼電器工作時開關(guān)閉合。雙開關(guān)繼電器繼電器內(nèi)部有兩個開關(guān)，當(dāng)繼電器工作時兩個開關(guān)同時閉合，當(dāng)繼電器停止工作時兩個開關(guān)同時斷開。單刀多擲繼電器(圖示單刀雙擲繼電器)繼電器內(nèi)部只有一個開關(guān)，這個開關(guān)有一個常開觸點和一個常閉觸點，當(dāng)繼電器不工作時，開關(guān)與常閉觸點接觸，當(dāng)繼電器工作時，開關(guān)與常開觸點接觸。6.1繼電器6.1.3電路圖形符號電路符號符號名稱說明多刀多擲繼電器(圖示雙刀雙擲繼電器)繼電器內(nèi)部只有兩個開關(guān)，這兩個開關(guān)分別有一個常開觸點和一個常閉觸點，當(dāng)繼電器不工作時，這兩個開關(guān)分別與各自的常閉觸點接觸，當(dāng)繼電器工作時，這兩個開關(guān)分別與各自的常開觸點接觸。交流型固態(tài)繼電器用直流信號控制交流輸出的繼電器。直流型固態(tài)繼電器用直流信號控制直流輸出的繼電器。三端型直流型固態(tài)繼電器用直流信號控制直流輸出的繼電器。6.1繼電器6.1.4繼電器參數(shù)識別1．電磁繼電器的主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)說明額定工作電壓額定工作電壓是指繼電器在正常工作時需在線圈兩端加的電壓額定工作電流額定工作電流是指繼電器在正常工作時要通過線圈的電流線圈電阻它是指繼電器線圈的直流電阻值。有些繼電器的產(chǎn)品說明書中只給出了額定工作電壓和線圈電阻,這時可根據(jù)歐姆定律求出其額定工作電流吸合電壓繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電壓值，稱為吸合電壓。吸合電壓通常是線圈額定電壓的75%。但如果只給繼電器的線圈加上吸合電壓，這時吸合動作是不可靠的。吸合電流繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流值，稱為吸合電流。6.1繼電器6.1.4繼電器參數(shù)識別1．電磁繼電器的主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)說明釋放電壓當(dāng)繼電器線圈兩端的電壓降低到一定值時，繼電器就從吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)換到釋放狀態(tài)。釋放電壓是指產(chǎn)生釋放動作的最大電壓。釋放電壓比吸合電壓要小得多。釋放電流釋放電流是指產(chǎn)生釋放動作的最大電流觸點負荷觸點負荷是指繼電器的觸點允許通過的電流和所加的電壓，即觸點的負載能力。觸點在工作時不允許超過該值，否則將會損壞觸點。為保證繼電器觸點不被損壞，不能用觸點負荷小的繼電器去控制負載大的電路。線圈電源線圈電源指加在線圈上的電壓是直流(DC)還是交流(AC)消耗功率消耗功率是指線圈消耗的額定功率值6.1繼電器6.1.4繼電器參數(shù)識別2．固態(tài)繼電器的技術(shù)參數(shù)參數(shù)說明輸入電壓指環(huán)境溫度在以下時，SSR能夠工作的輸入電壓范圍。絕緣電阻指在輸入端和輸出端、輸入端和外殼以及輸出端和外殼之間加上550V直流電壓時測得的電阻值。額定輸出電流指環(huán)境為時的最大穩(wěn)態(tài)工作電流。浪涌電流指繼電器能承受而不致造成永久性損壞的非重復(fù)最大浪涌(或過載)電流。過零電壓指交流過零型固體繼電器輸入端加上額定電壓時，能使輸出端導(dǎo)通的最大起始電壓關(guān)斷dV/dt指繼電器輸出元件能夠承受的不使其導(dǎo)通的電壓(指數(shù))上升率，單位為V/μs。最高結(jié)溫指輸出開關(guān)元件所允許的最高結(jié)溫。6.1繼電器6.1.5繼電器的使用1．電路元件保護圖6-1-5電路元件保護6.1繼電器6.1.5繼電器的使用2．電路安全防護圖6-1-6電路安全防護6.1繼電器6.1.5繼電器的使用3．SSR輸出直接驅(qū)動負載圖6-1-7SSR的輸出直接驅(qū)動負載的電路6.1繼電器6.1.5繼電器的使用4．SSR驅(qū)動大功率可控硅6.1繼電器6.1.5繼電器的使用5．雙SSR控制伺服電動機的正、反轉(zhuǎn)圖6-1-9雙SSR控制伺服電動機正、反轉(zhuǎn)的電路6.1繼電器6.1.6繼電器的選型1．電磁繼電器的選用1．種類、型號與使用類別：選擇繼電器的種類，主要看被控制和保護對象的工作特性；而型號主要依據(jù)控制系統(tǒng)提出的靈敏度或精度要求進行選擇；使用類別決定了繼電器所控制的負載性質(zhì)及通斷條件，應(yīng)與控制電路的實際要求相比較，使其能否滿足要求。2．使用環(huán)境：根據(jù)使用環(huán)境選擇繼電器，主要考慮繼電器的防護和使用區(qū)域。如對于含塵埃及腐蝕性氣體、易燃、易爆的環(huán)境，應(yīng)選用帶罩的全封閉式繼電器。對于高原及濕熱等特殊區(qū)域，應(yīng)選用適合其使用條件的產(chǎn)品。3．額定數(shù)據(jù)和工作制：繼電器的額定數(shù)據(jù)在選用時應(yīng)注意線圈的額定電壓、觸點額定電壓和額定電流。線圈額定電壓必須與所控制電路的相符，觸點額定電壓可以為繼電器的最高額定電壓(即繼電器的額定絕緣電壓)。繼電器的最高工作電流一般小于該繼電器的額定發(fā)熱電流。繼電器一般適用于8小時工作制(間斷工作制)、反復(fù)短時工作制和短時工作制。在選用反復(fù)短時工作制時，由于吸合時有較大的工作電流，所以使用頻率應(yīng)低于額定操作頻率。6.1繼電器6.1.6繼電器的選型2．固態(tài)繼電器的選用1．型號選擇：SSR按切換負載性質(zhì)分，有直流型和交流型兩大類。交流型SSR有過零和非過零兩種類型的產(chǎn)品，其開關(guān)觸點有常開式(目前市場上多為常開式)和常閉式兩種。在進行電路設(shè)計和選購元器件時，務(wù)必弄清設(shè)計要求和被控負載的情況。2．交流型SSR是針對在工頻(我國為50Hz)下工作而設(shè)計的。應(yīng)用時，對被控交流電源頻率的要求是一般能在40Hz～60Hz范圍內(nèi)正常工作，要求波形為正弦波。在此頻率范圍外或在非純正弦波作用下能否正常工作，要視產(chǎn)品的具體情況而定。3．選用具體的SSR產(chǎn)品時，首先應(yīng)確定它的電性能參數(shù)，如輸入電壓(電流)、輸出電壓(電流)、過負載電流(浪涌電流)以及dV/dt等，與實際要求的技術(shù)指標(biāo)是否相符或相配，以及與外接電路或負載是否匹配等。6.1繼電器6.1.6繼電器的選型2．固態(tài)繼電器的選用4．在選用某種型號的產(chǎn)品時，還要考慮其外形結(jié)構(gòu)、裝配方式和散熱情況等。SSR的外形結(jié)構(gòu)有針孔焊接式、裝置式、插接式及雙列直插式等類型。針孔焊接式SSR和雙列直插式SSR的輸出端的開斷容量一般在3A以下，可在印制電路板上直接安裝、焊接，而且需加裝散熱板；插接式SSR需配接專用接插件；裝置式SSR適合在配電板上安裝，其容量在5～40A之間，一般要配置大面積的散熱板。5．SSR的負載能力與工作環(huán)境的溫度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，SSR的負載能力隨之下降。因此，選擇SSR的額定工作電流時應(yīng)留有充分余地。6．SSR導(dǎo)通時本身耗散的功率會使外殼溫度升高，而最大負載電流隨外殼溫度的升高而下降。為使SSR能滿額運行，應(yīng)減少其本身的發(fā)熱量并加強散熱效果，如加裝適當(dāng)規(guī)格散熱板。7．連接SSR時，應(yīng)注意直流控制電壓的大小與極性。提請讀者注意的是：交流SSR不能用在輸出端是直流電源的場合；直流SSR也不能用在輸出端是交流電源的場合。6.1繼電器6.1.6繼電器的選型2．固態(tài)繼電器的選用8．對于交流型SSR，其輸出端加RC吸收回路是必需的。在購買SSR器件時，應(yīng)弄清該型號SSR內(nèi)是否配置有RC吸收回路(有的裝了，而有的沒有)。對于感性負載，尤其是重感性負載，除配置RC吸收回路外，還應(yīng)增加壓敏電阻器。壓敏電阻器的標(biāo)稱工作電壓可選電源電壓有效值的1.9倍。9．焊接時間問題。在使用針孔焊接式SSR和觸發(fā)式SSR時，其焊接溫度不應(yīng)高于260℃，焊接時間應(yīng)小于10s。對于螺絲固定式SSR，應(yīng)加墊圈防止松動，而且扭勁不宜過大，以防損壞。10．SSR的輸入與輸出間的隔離方式有光電式隔離和干簧管繼電器隔離等。采用光電隔離方式的SSR，其內(nèi)的發(fā)光二極管的反向擊穿電壓僅為6V左右，為確保器件使用安全，應(yīng)在發(fā)光二極管回路中串接一個保護二極管，以防反向擊穿。11．注意SSR規(guī)定的工作電流。當(dāng)輸入信號源的電壓較高時，必須在輸入回路中串接限流電阻。12．在使用時，務(wù)必注意與SSR輸出端串接的負載絕不可短路。6.2連接器6.2.1連接器的分類劃分方式分類說明按外形分類圓形連接器主要用于D類連接，端接導(dǎo)線，電纜等，外形為圓筒形。矩形連接器主要用于C類連接，外形為矩形或梯形。條形連接器主要用于B類連接，外形為長條形。印制板連接器主要用B類連接，包括邊緣連接器，板裝連接器，板間連接器。IC連接器用于A類連接，通常稱插座。導(dǎo)電橡膠連接器用于液晶顯示器件與印制板連接。6.2連接器6.2.1連接器的分類劃分方式分類說明按用途分類電纜連接器連接多股導(dǎo)線，屏蔽線及電纜，由固定配對器組成。機柜連接器一般由配對的固定連接器組成。音視頻設(shè)備連接器用于視頻顯示設(shè)備和音頻播放設(shè)備與控制設(shè)備的連接。電源連接器通常稱為電源插頭插座。射頻同軸連接器也稱高頻連接器，用于射頻、視頻及脈沖電路。光纖光纜連接器用于長距離，大數(shù)據(jù)量通信設(shè)備。其他專用連接器如辦公設(shè)備、汽車電器等專用的連接器。6.2連接器6.2.2連接器的基本結(jié)構(gòu)6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點1．圓形連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點2．矩形連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點3．印刷版連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點4．音頻連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點5．USB連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點6．D形連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點7．大電流連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點8．帶狀板扁平排線連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點9．AV連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點10．條形連接器6.2連接器6.2.3常用連接器的外形、特點11．元器件插座6.2連接器6.2.4連接器的電路圖形符號電路符號符號名稱說明同軸電纜接插頭同軸電纜連接器，內(nèi)部為信號線，外部為屏蔽線。同軸電纜接插頭1腳為信號線，2、3、4、5為屏蔽引腳，該插頭焊接于電路板上，同軸電纜接插頭上圖符號為陰腳(1腳對外表現(xiàn)為孔)，該圖符號為陽腳(1腳對外表現(xiàn)為針)，這兩連接器可插接在一起。注：兩個同時為陰或同時為陽的連接器無法互聯(lián)。D形9針連接器該連接器為計算機上常見的串口插頭，10、11腳為固定端。6.2連接器6.2.4連接器的電路圖形符號電路符號符號名稱說明D形25針連接器該連接器為計算機上常見的并口插頭，26、27腳為固定端。D形連接器有不同的針數(shù)之分，在此不一一列出，常見的還有顯示器與計算機相連的插頭。單排連接器單排連接器有不同的針數(shù)和外形，外形無法通過符號看出，圖示符號為5針連接器。雙排連接器雙排連接器有不同的針數(shù)和外形，外形無法通過符號看出，圖示符號為10針連接器。雙排連接器該符號亦為雙排連接器符號，只是其針數(shù)排列方式與上圖不同。6.2連接器6.2.4連接器的電路圖形符號電路符號符號名稱說明PS2端口該符號為計算機PS2端口符號，即老式計算機的鍵盤、鼠標(biāo)口(現(xiàn)在的鍵盤、鼠標(biāo)口為USB口)。音頻端口單音頻、單音頻帶檢測、雙音頻、雙音頻帶檢測連接器，根據(jù)不同的需要選擇連接端口。USB口USB連接端口符號，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，USB連接器外形有很多種，電路圖符號都是該符號，具體的外形由器件封裝決定。電源端口市電交流電源端口，火線、零線、大地線三根引腳。6.2連接器6.2.5連接器參數(shù)識別性能說明機械性能插拔力就連接功能而言，插拔力是重要地機械性能。插拔力分為插入力和拔出力(拔出力亦稱分離力)，兩者的要求是不同的。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有最大插入力和最小分離力規(guī)定，這表明，從使用角度來看，插入力要小(從而有低插入力LIF和

無插入力ZIF的結(jié)構(gòu))，而分離力若太小，則會影響接觸的可靠性。機械壽命機械壽命實際上是一種耐久性指標(biāo)，在國標(biāo)中把它叫做機械操作。它是以一次插入和一次拔出為一個循環(huán)，以在規(guī)定的插拔循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能(如接觸電阻值)作為評判依據(jù)。連接器的插拔力和機械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)(正壓力大小)接觸部位鍍層質(zhì)量(滑動摩擦系數(shù))以及接觸件排列尺寸精度(對準(zhǔn)度)有關(guān)。6.2連接器6.2.5連接器參數(shù)識別電氣性能接觸電阻高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當(dāng)具有低而穩(wěn)定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數(shù)十毫歐不等。絕緣電阻衡量電連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標(biāo)，其數(shù)量級為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。抗電強度抗電強度又稱耐電壓、介質(zhì)耐壓，是表征連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗電壓的能力。電磁干擾泄漏衰減電磁干擾泄漏衰減是評價連接器的電磁干擾屏蔽效果，電磁干擾泄漏衰減是評價連接器的電磁干擾屏蔽效果，一般在100MHz~10GHz頻率范圍內(nèi)測試。對射頻同軸連接器而言，還有特性阻抗、插入損耗、反射系數(shù)、電壓駐波比(VSWR)等電氣指標(biāo)。由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了連接和傳輸高速數(shù)字脈沖信號，出現(xiàn)了一類新型的連接器即高速信號連接器，相應(yīng)地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現(xiàn)了一些新的電氣指標(biāo)，如串?dāng)_(crosstalk)，傳輸延遲(delay)、時滯(skew)等。6.2連接器6.2.5連接器參數(shù)識別環(huán)境性能耐溫目前連接器的最高工作溫度為(少數(shù)高溫特種連接器除外)，最低溫度為。由于連接器工作時，電流在接觸點處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點溫升之和。在某些規(guī)范中，明確規(guī)定了連接器在額定工作電流下容許的最高溫升。耐濕潮氣的侵入會影響連接器絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗條件為相對濕度90%~95%(依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，可達98%)、溫度+40±，試驗時間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時。交變濕熱試驗則更嚴(yán)苛。耐鹽霧連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時，其金屬結(jié)構(gòu)件、接觸件表面處理層有可能產(chǎn)生電化腐蝕，影響連接器的物理和電氣性能。為了評價電連接器耐受這種環(huán)境的能力，規(guī)定了鹽霧試驗。它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗箱內(nèi)，用規(guī)定濃度的氯化鈉溶液用壓縮空氣噴出，形成鹽霧大氣，其暴露時間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時。6.2連接器6.2.5連接器參數(shù)識別環(huán)境性能振動和沖擊耐振動和沖擊是電連接器的重要性