【文章內(nèi)容簡介】 n mode) 動作 ]。圖 23(b)所示為功率 MOSFET的特性曲線圖。 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 六、了解 矽控整流器 的 特性 和 動作 及矽控制整流器的 基本電路 。 矽控整流器 的 特性 和 動作 ：矽控整流器 (silicon controlled rectifier)是一個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。 SCR有三 隻腳 ： 陽極 (anode)陰極 (athode)和 閘極 (gate)，如圖 (b) 所示。 矽控制整流器（ SCR） 的基本電路（如圖 ， P134）：一個簡單 的 SCR速度控制電路如圖 (a)（ P136）所示?？煽闯?，閘極電壓經(jīng)由 電阻 R與二極體 D被交流電所供給。當(dāng)閘極電壓值夠大時， ， 且一直保留導(dǎo)通狀態(tài)直到正循環(huán)結(jié)束 。經(jīng)由電阻 R的增加，觸發(fā)的時間 能被延遲，造成較短的導(dǎo)通時間。這些能量被帄均放置負(fù)載內(nèi) (如馬 達(dá)），成為一個有效的 DC電壓。 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 七、了解如何 triac動作 和 triac應(yīng)用 。 TRIACS動作： TRIAC與 SCR同樣是一個有三隻腳的裝置，然而 在 兩個方向 triac均可導(dǎo)通電流 。它 主要使用來控制交流電力設(shè) 備，例如 :馬達(dá) 。符號如圖 (a)（ P139）所示，三端子分別為 MT1, MT2 (主要端子 )，和 閘極 (G)。如同名字， 負(fù)載電流經(jīng)由主 要端子，而閘極控制電流 。圖 (b)為 triac的等效電路，包括 二個放置相反的 SCR及一個閘極端子。向下電流經(jīng)由 MT2通 SCRI， 向上流經(jīng)由 MTI通過 SCR2。 triac也與 SCR相同， 一經(jīng)觸發(fā)，它維持導(dǎo)通狀態(tài)直到負(fù)載電 流低於保持電流 ( IH )。交流電循環(huán)內(nèi)有正及負(fù)的半循環(huán)。在每 一半循環(huán)內(nèi) triac閘極需要一個觸發(fā)脈波，且正半週循環(huán)時為正 而負(fù)半週循環(huán)時為負(fù) (雖然其他狀況也可能會形成觸發(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 )。 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 七、了解如何 triac動作 和 triac應(yīng)用 。 triac能被使用來當(dāng) 交流電負(fù)載的開關(guān) 或 交流電負(fù)載的電力 調(diào)整器， 例如：燈光調(diào)整器。一個典型的燈光調(diào)繁器的電路如圖 （ P140）所示。電路的動作與圖 (b) SCR的電路類似。 在每半週循中，電容 C經(jīng)由電阻 R充電。當(dāng)電壓 V夠大時， triac被 觸發(fā)進(jìn)入導(dǎo)通狀況且於剩下的循環(huán)保持通路。經(jīng)由改變電阻值 R，觸發(fā)點(diǎn)能被延後，降低到負(fù)載上的電力。 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。 (一 )單接面電晶體 ：單接面電晶體 (unijunction簡稱 UJT)的符號 與特性曲線如圖 （ P143）所示，注意它有三個端子 :基 極 1(base I簡稱 B1)，基極 2(base 2簡稱 B2)及射極 (Emitter 簡稱 E), UJT動作如下 :射極電壓 (VEB1)過低時，沒有射極電 流 (IE)，一旦 VEB 達(dá)到 Vp(大約 B1與 B2間的電壓值的三分之一 )。 電晶體開始動作，電流快速通過射極與 B1。 UJT通常用來觸發(fā) SCR，如圖 。 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， UJT開始動作，並迅速經(jīng)由B1進(jìn)入電阻 R3。在 R3上產(chǎn)生電壓觸發(fā) SCR。 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。 (二 )可程式的單接面電晶體 ：可程式單接面電晶體 (programmable uniJunction transistor簡 PUT)動作與 UJT 相似，但起動 (fire)電壓經(jīng)由電阻分壓器可以調(diào)整。符號和 簡單觸發(fā)電路如圖 （ P144）所示。注意它有三端：陽 極，陰極和閘極 (與 SCR相同 )， A到 K的主電流將不出現(xiàn)直到 陽極電壓達(dá)到 Vp值 ，在此點(diǎn) PUT被觸發(fā)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài) 。閘極 的 DC電壓決定 Vp值。電路如圖 (b)所示， R3和 R4形成一 個電阻分壓器，可設(shè)定閘極電壓及觸發(fā)點(diǎn)。電路的其餘部份 類似其他已談?wù)撨^的觸發(fā)電路。 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。 (三 ) diac的觸發(fā)電路： diac符號和特性曲線如圖 。它是一個有 兩個端子的雙向 (bidirectional)裝置，本質(zhì)上它類似一個沒有閘極的 triac（如曲線所示 )，假如 跨越 diac的電壓大於轉(zhuǎn)態(tài)電壓 (兩方向 )， 觸發(fā)進(jìn)入導(dǎo)通模式並維持直到負(fù)載電流降到保持電流之下 。 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。在 AC正週期時，電容經(jīng)由電阻充電， 當(dāng) Vc大到 diac的轉(zhuǎn)態(tài)電壓，它 (diac)開始觸發(fā)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài) ， 進(jìn)一步觸發(fā) triac，矽雙向開關(guān) (silicon bidirectional switch簡稱 BS)輿 diac類似，但導(dǎo)通比較陡且更有溫度穩(wěn)定之特性，另外多了一個同步控制的閘極端子，此端子可以不必使用，也用來調(diào)整轉(zhuǎn)態(tài)電壓。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 位置感測器 包含 電位計 、 光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器 和 線性變化差動變壓 器 。 速率感測器 包含 光學(xué) 和 直流電轉(zhuǎn)速計 。 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) 。 負(fù)荷感測器 包含 應(yīng)變計 、 半導(dǎo)體應(yīng)變計 和 低力感測器 。 壓力感測器 包含 波登管 、 風(fēng)箱 和 半導(dǎo)體壓力度感測器 。 溫度感測器 包含 雙金屬溫度感測器 、 熱電耦 、 電阻溫度檢測器 、 熱敏電阻 和 溫度感測器 ； 雙金屬的溫度感測器 如何動作？ 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 。 液位感測器 包含 不連續(xù) 和 連續(xù) 兩種類型。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 一、 位置感測器 包含 電位計 、 光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器 和 線性變 化差動變壓器 。 位置感測器 是 回報一個相對於參考點(diǎn)的目標(biāo)物理位置 。此資訊 可能是一個角度，如雷達(dá)盤轉(zhuǎn)動角度或線位移，或磯器人手臂伸展 量。 (一 )電位計 ：電位計 [ potentiometer或分壓器 (pot) ]， 能被用 來將角位移或位移轉(zhuǎn)換成電壓量 。實(shí)際上電位計本身有電阻， 這些電阻換成電壓。電位計成為位置感測器的原理輿標(biāo)準(zhǔn)的“音量控制 (volumecontrol)” 旋鈕相同，但其結(jié)構(gòu)較有標(biāo) 準(zhǔn)。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 第六章 感 測 器 一、 位置感測器 包含 電位計 、 光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器 和 線性變 化差動變壓器 。 (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 )。此概念如圖 ，具有許多槽孔 (slot)的盤子與 一個輜相接。安排一組光源和光接收器的裝置，使光電盤旋 轉(zhuǎn)時槽孔會切斷光束。軸的角度藉由光接收器的輸出得知。 (三 ) 線性變化差動變壓器 ：線性變化差動變壓器 ( linear variable differential transformer簡稱 LVDT ) 是一個高 解析度的位置感應(yīng)器 ，它的輸出是一個與位置成線性關(guān)係的 交流電電壓?？蓽y相當(dāng)短的距離 (大約 2 in)，但有不滑動接 觸的優(yōu)點(diǎn)。 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 。 角速率感測器或轉(zhuǎn)速計 ( tachometer )，可提供與角速率成 正比的輸出電壓。這些感測器廣泛運(yùn)用於馬達(dá)速度控制系統(tǒng)上。它 們同時也用於位置系統(tǒng)上以改善它們的性能。 由角位置感測器所得的速率，角速率是位置的變化率。數(shù)學(xué)關(guān) 係式如下 ︰ 速率 = △ θ/ △ t =θ2 － θ1/ t2 － t1 其中 △ θ= 角度變化量 ， △ t = 時間變化量 θ2 ， θ1 = 角位置取樣 。 t2 , t1 = 取樣的時間 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 。 (一 )轉(zhuǎn)速計 ：有 光學(xué)轉(zhuǎn)速計 、 齒狀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計 (1)光學(xué)轉(zhuǎn)速計 (optical tachometer)，是一個簡單的工具， 可決定轉(zhuǎn)軸每分鐘的轉(zhuǎn)速 。如圖 ，一個反光片放置於軸上。利用光感測器裝置來偵測，反光片每次經(jīng)過光感測器時會產(chǎn)生一個脈衝。 波形的時間長度與轉(zhuǎn)軸的速度成反比，能使用計數(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。 (2)齒狀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計 ( toothedrotor tachometer )包含一個靜止感測器與鐵製可旋轉(zhuǎn)齒狀輪 (參閱圖 )，齒狀輪 (狀似大齒輪 )能夠與被測物一齊被製造，例如汽車引擎的曲柄軸，每 當(dāng)齒通過感則器會產(chǎn)生一個脈波，輪子的轉(zhuǎn)速與脈波的頻率成 正比 。 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 。 (二 )直流電轉(zhuǎn)速計 ：直流電轉(zhuǎn)速計 ( direct cunent tachometer )本質(zhì)上是一個 DC發(fā)電機(jī) ，它 所產(chǎn)生的 DC輸出電壓與軸旋轉(zhuǎn)速 率成正比 。 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) 。 近接感應(yīng)器 ( proximity sensor ) 可告訴控制器是否移動至 某一特定的位置 。極限開關(guān)是近接感應(yīng)器的一種。 (一 )極限開關(guān) ( limit switch )：是一個 機(jī)械按鍵式的開關(guān) ，它一般安裝於 機(jī)械元件的移動結(jié)束端 。 .如在車庫的自動門上，控制器必頇知道是門的開關(guān)狀態(tài)。極限開關(guān)能查出二種狀態(tài)。開關(guān)在很多場合被連用，但他們至少有兩項(xiàng)缺點(diǎn) : (1) 它是一個機(jī)械元件，最後會磨損壞掉， (2) 他們需要一定的接觸力來起動。 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) 。 (二 )光學(xué)近接感測器 ( optical )：有時候 又稱光遮斷器 ( photo interrupter )，它使用一個光源和一個光感測器，經(jīng)由特珠安排使目標(biāo)物可切割光的路徑。 光感測器可檢測磁片防寫開關(guān)位置 。光學(xué)近接感測器通常在一端使用反射器，這樣可讓檢測器與光源可以放於同一包裝內(nèi)，另外光源也必頇調(diào)整光束有一定的形狀 ( signature )，才可讓檢測器可以分辨光束或雜訊。 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) 。 (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 。 (1) 光敏電阻 ( photo resistance ) ：利用如 硫化鎘 ( CdS ) 的材料製成，它的特性是 當(dāng)光亮度增加它的阻抗減少 ，它不貴 且非常靈敏 — 也就是， 當(dāng)暴露於亮和暗的區(qū)域，阻抗的變化因 子為 100或更高 ，圖 (a) 為它的典型介面電路－ 當(dāng)光亮度 增強(qiáng)， Rpd值減少，因此 Vout值增加 。 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)