【正文】 大器和信號(hào)調(diào)整 一、認(rèn)識(shí) 運(yùn)算放大器 的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃鞯幕驹? （四） 減法放大器 ( differential amplifier） 可放大兩個(gè)輸入 電壓的差值 。電路將放大一個(gè)差值電壓 (differential voltage)，它是兩個(gè)輸入電壓 Va和 Vb的差值，兩個(gè)均無接 地。 （ 6） 微分器 ( differentiator ) 其 輸出電壓與輸入電壓的變化 率成正比 ，如方程式 ( ， P78 ) 所示： Vout＝－ RC ΔVin /Δt ( ) 其中 Vout.= 微分器的輸出電壓 ， R,C = 圖 （ P78） 內(nèi)部 元件值 ， ΔVin/Δt = Vin 的變化率，或斜率 。 2 、 高通濾波器 ( hjghpass filter） [圖 )]不讓頻率截 止頻率之下的信號(hào)通過，而讓在截止頻率之上的信號(hào)通 過。 （八） 比較器 （ Comparator )：在控制系統(tǒng)中有一個(gè)常見的情 形，感測器是一個(gè)慢速變化的類比信號(hào)，它的值會(huì)引發(fā)一 些動(dòng)作。 （一） 電壓隨耦器 ：電壓隨耦器 (voltage follower)，是很有用 的電路， 能提昇電流而不必增加電壓。 （三） 非反相放大器 ：非反相放大器電路如圖 （ P68）所示。 （一） 設(shè)備地線 ：設(shè)備外殼如金屬， 為防止漏電之感電，設(shè)備外 殼作接地處理 ，稱為設(shè)備地線。所以， ，但 .AC信號(hào)將產(chǎn)生 不預(yù)期的電流雜訊。 因?yàn)楸Ｗo(hù)內(nèi)或 許有雜訊存在 。 進(jìn)入保護(hù)雜訊將再 發(fā)散出去，進(jìn)而影響到其他的保護(hù)裝置 。 瞭解 功率電晶體 和 功率放大器 的動(dòng)作原理，並計(jì)算 電晶體電路 的電流 ？ 了解基本 JFET及 功率 MOSFET的 特性 和 運(yùn)用 。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體 一、了解 機(jī)械式開關(guān) 的 種類 、 結(jié)構(gòu) 和 名稱 。 （ 2） 按鈕開關(guān) (Pushbutton switches) 如圖 (a)]、 (b)、 (c) 所示。 （ 5） 指撥開關(guān) (thrumbwheel switch)，一個(gè)特別類型的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，用來 輸入數(shù)字資料，如圖 （ b）所示。繼電器接點(diǎn)可分為二種： 一種為 常開 (NO)接點(diǎn) ， (未激磁時(shí)是打開的 )； 另一種為 常閉閱 (NC）接點(diǎn) （ 未激磁時(shí)是關(guān)閉 )。兩個(gè)輸入端子類似 EMR的線 圈端子，兩輸出端子類似 EMR接點(diǎn) (通常是 SPST，常開 )。 SSR的主要 缺點(diǎn) 如下 （ 1）它們?nèi)菀资茈s訊干擾而有“ 錯(cuò)誤觸發(fā) ” (false trigger) 。 由射極離開構(gòu)成一個(gè)循 環(huán) 。求 基極電流 為何 ? 解： 電晶體基本上是一個(gè)電流放大器， Ic是基極電流 Ib的 hFE倍，經(jīng)由重組方租式 ()，可解 Ib： Ib ＝ Ic / hFE ＝ 3A / 50 ＝ 60 mA 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體 五、了解基本 JFET及 功率 MOSFET的 特性 和 運(yùn)用 。 JFET的特性曲線如圖處 (b)所示。在增強(qiáng)模式下，全部閘極電壓是正 的。 矽控整流器 的 特性 和 動(dòng)作 ：矽控整流器 (silicon controlled rectifier)是一個(gè)有三隻腳的電力控制裝置，屬於閘流體 的一員，此 閘流體由四層半導(dǎo)體 (PNPN)材料所組成，其動(dòng)作與開關(guān)相 同；也就 是，可導(dǎo)通或是不導(dǎo)通，其結(jié)構(gòu)如圖 (a)（ P134）所示。當(dāng)閘極電壓值夠大時(shí)， ， 且一直保留導(dǎo)通狀態(tài)直到正循環(huán)結(jié)束 。 TRIACS動(dòng)作： TRIAC與 SCR同樣是一個(gè)有三隻腳的裝置，然而 在 兩個(gè)方向 triac均可導(dǎo)通電流 。圖 (b)為 triac的等效電路，包括 二個(gè)放置相反的 SCR及一個(gè)閘極端子。在每 一半循環(huán)內(nèi) triac閘極需要一個(gè)觸發(fā)脈波，且正半週循環(huán)時(shí)為正 而負(fù)半週循環(huán)時(shí)為負(fù) (雖然其他狀況也可能會(huì)形成觸發(fā)，如在正 半週循環(huán)的負(fù)閘極電壓或負(fù)半週循環(huán)的正閘極電壓 )。電路的動(dòng)作與圖 (b) SCR的電路類似。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體 八、說明 矽控整流器 和 triac使用的 觸發(fā)電路 ，特別是 使用 單接面電晶體 ， 可程式的單接面電晶體 ，或 diac的觸發(fā)電路。 AC正的半循環(huán)內(nèi)，電容C經(jīng)由電阻 B1充電，當(dāng) Vc夠大時(shí)， UJT開始動(dòng)作，並迅速經(jīng)由B1進(jìn)入電阻 R3。符號(hào)和 簡單觸發(fā)電路如圖 （ P144）所示。電路的其餘部份 類似其他已談?wù)撨^的觸發(fā)電路。 Diac經(jīng)常被用在全波交流電運(yùn)用當(dāng)成 triac的觸發(fā)元件 ，簡化電路如圖 （ P145）所示。 近接感測器 包含 極限開關(guān) 、 光學(xué)近接開關(guān) 和 霍爾效應(yīng)開關(guān) 。 液位感測器 包含 不連續(xù) 和 連續(xù) 兩種類型。 (一 )電位計(jì) ：電位計(jì) [ potentiometer或分壓器 (pot) ]， 能被用 來將角位移或位移轉(zhuǎn)換成電壓量 。 (二 ) 光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器 ：光學(xué)旋轉(zhuǎn)編瑪器 ( optical rotary encoder ) 直接以數(shù)位格式產(chǎn)生角度位置資料 (不用 ADC轉(zhuǎn) 換器 )。 (三 ) 線性變化差動(dòng)變壓器 ：線性變化差動(dòng)變壓器 ( linear variable differential transformer簡稱 LVDT ) 是一個(gè)高 解析度的位置感應(yīng)器 ，它的輸出是一個(gè)與位置成線性關(guān)係的 交流電電壓。這些感測器廣泛運(yùn)用於馬達(dá)速度控制系統(tǒng)上。 t2 , t1 = 取樣的時(shí)間 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 二、 速率感測器 包含 光學(xué) 和 直流電轉(zhuǎn)速計(jì) 。 波形的時(shí)間長度與轉(zhuǎn)軸的速度成反比，能使用計(jì)數(shù)電路， (如光學(xué)軸編碼器 )來求得速度 ；注意此系統(tǒng)不能感 測位置或方向。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 三、 近接感測器 包含 極限開關(guān) 、 光學(xué)近接開關(guān) 和 霍爾效應(yīng)開關(guān) 。 .如在車庫的自動(dòng)門上，控制器必頇知道是門的開關(guān)狀態(tài)。 (二 )光學(xué)近接感測器 ( optical )：有時(shí)候 又稱光遮斷器 ( photo interrupter )，它使用一個(gè)光源和一個(gè)光感測器，經(jīng)由特珠安排使目標(biāo)物可切割光的路徑。 (二 ) 光感測器通常有四種類型 : 光敏電阻、光二極體、光電晶 體、和光電池 。 (2)光二極體 ( photo diode )是一個(gè) 光靈敏的二極體 。 (3)光電晶體 ( photo transistor ) [圖 169。 (二 ) 光感測器通常有四種類型 : 光敏電阻、光二極體、光電晶 體、和光電池 。當(dāng)作為感應(yīng)器使用時(shí)，此小量電壓輸出通常必頇加以放大，如圖 (d)所示。所謂的霍爾效應(yīng) ( Hall effect ) 常用於瓦特電表租高斯表上 。 負(fù)荷感測器 ( load sensor ) 可測量機(jī)械的力量 。它包括一個(gè)具有來回?cái)?shù)圈的細(xì) 電線之薄片 [圖 (a)]。 (二 )半導(dǎo)體感測器 ：此一類型的力量感應(yīng)器使用矽的壓電電阻特性( piezoresistiv effect )。 (三 )低力感測器 ：一些場合需要低力感測器。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 五、 壓力感測器 包含 波登管 、 風(fēng)箱 和 半導(dǎo)體壓力度感測器 。 SI單位下壓力以 牛頓每帄方公尺來表示，它被稱為巴斯卡 ( Pascal簡稱 Pa )。最簡單的壓力測量是產(chǎn)生錶壓力 ( gauge pressure )，它是待測壓力 和環(huán)境壓力之差值。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 五、 壓力感測器 包含 波登管 、 風(fēng)箱 和 半導(dǎo)體壓力度感測器 。圖 登管結(jié)構(gòu)圖。 壓電電阻元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻，而電阻能被轉(zhuǎn)成電壓 。很多控制系 統(tǒng)需要這些慼測器，以便知道溫度，以對(duì)其他的感測器補(bǔ)償。這些感測器一般當(dāng)成家庭恆溫器的開關(guān)控制裝置，裡面有一個(gè)水銀開關(guān)。熱電偶利用席別克 ( Seebeck ) 效應(yīng)， 電壓與溫度差成正比的現(xiàn)象，此電壓由一組包含兩絛不同材質(zhì)的金屬電線電路所產(chǎn)生 。我們可假想兩個(gè)不同材質(zhì)的金屬電線接點(diǎn)產(chǎn)生此一電壓，電壓淨(jìng)值量 ( V ) 為此兩點(diǎn)電壓差值。 所以他們 通常不使用來取得真正溫度值但卻可指示溫度變化 ，譬如，過熱同時(shí)它們也有負(fù)的溫度係數(shù)，代表溫度增加時(shí)電阻將減小，如圖(a)上的實(shí)線。常見的有 LM34和 LM35系列。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 七、 流量感測器 包含 孔徑極板 、 文氏管 、 皮氏管 、渦輪和磁性流量計(jì) 。感應(yīng)器需要二個(gè)壓力出入口，阻礙上下各一。流量與 P2和 P1壓力差值有關(guān)。 衝擊壓力總是大於靜壓力，兩個(gè)壓力差值正比於速度 ，一般用來量測航空器和航海器的流速。圖。電壓量與流體速率成正比，電壓由管路兩旁的電極所偵測 。 連續(xù)液位檢測器提供一個(gè)與液體的液 位成正比的類比信號(hào) 。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 八、 液位感測器 包含 不連續(xù) 和 連續(xù) 兩種類型。 (二 )連續(xù)液位檢測器 ：連續(xù)液位檢測器 ( continuouslevel detector ) 提供一個(gè)與液體的液位高度成正比的信號(hào) 。 使用馬達(dá)的 扭矩 速度曲線 來預(yù)測 馬達(dá)的性能 。 了解 DC無刷馬達(dá)的動(dòng)作原理。 串激馬達(dá) ( serieswound motor )中， 電樞和磁場繞組串聯(lián)在一起 [圖 (a)]。串激馬達(dá)的另一項(xiàng)特色是它 在無負(fù)載下加全電壓會(huì)“飛奔 (runaway)” (越來越快 )。換句話說， 磁場通量不受 電流變化而形成的 CEMF影響 。 複激式馬達(dá) ( pound motoy ) 內(nèi) 有並聯(lián)和串聯(lián) 磁場繞組 ，雖然它們大小未必相同。一旦馬達(dá)開始轉(zhuǎn)， CEMF降低 串聯(lián)繞組磁場的作用，讓並聯(lián)繞組成為磁通量主耍的 來源且提供轉(zhuǎn)速調(diào)整功能。 有三類型的磁鐵被使用 : (1) 磁性合金 ( Alnico) 磁鐵 ( 以鐵為基 礎(chǔ)的合金 ) 有高磁通密度，但在一些情況下 ( 如失速下很強(qiáng)的電樞磁場 ) 會(huì)失去磁化現(xiàn)象 。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第七章 直流馬達(dá) 三、使用馬達(dá)的 扭矩 速度曲線 來預(yù)測 馬達(dá)的性能 。圖 PM 馬達(dá)的符號(hào)和扭矩轉(zhuǎn)速曲線。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第七章 直流馬達(dá) 四、了解 DC馬達(dá)的線性放大器驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第七章 直流馬達(dá) 五、了解 DC馬達(dá) 脈波寬度調(diào)整的速度 控制觀念。此系統(tǒng)與類比驅(qū)動(dòng)器相比有 兩種優(yōu)點(diǎn) : (1)功率放大器是較有效率的 C類型 。 可以使用被整流過的 AC電壓來驅(qū)動(dòng) DC型馬達(dá) ，不必 讓波形帄順。 經(jīng)由控制脈波的延遲時(shí)間，可控制馬達(dá)的速度 具一個(gè) SCR的電路是半波整流器，負(fù)載最多只得到可用電 力的一半。 電刷最後會(huì)磨耗，也會(huì)形成 骯髒 ( 灰塵 )，充滿雜訊干擾的環(huán)境。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第八章 步進(jìn)馬達(dá) 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 說明什麼是 步進(jìn)馬達(dá) ，它是 如何不同 於一個(gè)“基本”馬達(dá)，和的運(yùn)用。 如何改進(jìn) 高步進(jìn) 速率下的扭矩 。例子，如磁碟機(jī)的讀寫磁頭之定位。如此，對(duì)線圈 每一連續(xù)激磁將使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 90度。 可變磁阻型 ：可變磁阻型步進(jìn)馬達(dá) 不需要使用磁鐵當(dāng)做轉(zhuǎn)子 ， 取而代之的 是使用一具有齒狀的鐵輪 [參考圖 (b)]，不需要轉(zhuǎn)子 被磁化優(yōu)點(diǎn)，在於它因而可以被製成任何形狀，因?yàn)槭氰F，所以每 一個(gè)齒被吸引到定子中最接近的激磁場極，但是它並沒有如同 PM馬 達(dá)具有相同的力量， VR馬達(dá)所有的扭矩比 PM馬達(dá)來得小 。 控制 二相步進(jìn)馬達(dá) 需要做極性的變換 ，因而使得它的控制比四 相馬達(dá)來得更複雜，圖 ，它的二個(gè)電路分 別為 AB和 CD，時(shí)序圖顯示了 、 (CCW旋轉(zhuǎn) )需要的波形。如圖 (a)所示， 在微步 進(jìn)中，相鄰的磁極是以不同的電壓驅(qū)動(dòng) 。 在高步進(jìn)速率下，有二個(gè)問題發(fā)生 ， 第一， 如果負(fù)載是正在加速，就需要額外的扭矩去克服慣性 。 另外一種 改進(jìn)高速率之下的馬達(dá)扭矩 是使用 雙準(zhǔn)位驅(qū)動(dòng) ( bilevel drive )，這種方法是在馬達(dá)步進(jìn)的初始時(shí)， 使用一個(gè)高電壓以強(qiáng)迫一個(gè)快速?zèng)? 湧的電流，然後再打開