Основы электроники

Материалы, занимающие по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, называют полупроводниками. В электрооборудовании автомобиля применяют различные полупроводниковые приборы.

1. Полупроводниковый диод – прибор, обладающий способностью пропускать ток в одном направлении. Он состоит из базы-пластинки кристалла германия или кремния, в которую вплавлена капелька примеси алюминия или индия. Германий и кремний обладают большим сопротивлением, но добавка к ним малой примеси других веществ уменьшает их электрическое сопротивление в сотни раз. На границе пластинки образуется переходный слой с односторонней проводимостью.

Диоды выпускаю прямой и обратной полярности. В первом случае вывод подсоединяют к «+» источника, во втором – к корпусу автомобиля. Диоды на схеме обозначают специальным знаком. По острию знака определяют направление тока. Из-за свойств односторонней проводимости диоды используют для выпрямления переменного тока, например, в различных выпрямителях.

Существует много разновидностей полупроводниковых диодов, обладающих специальными свойствами.

Рисунок 1.1 – Диод: а – схема включения; б – условное изображение выпрямительного диода; 1 – примесь; 2 – база; 3 – переходный слой.

Стабилитрон – диод, у которого сопротивление в обратном направлении уменьшается с увеличением силы тока, так что напряжение на диоде практически не меняется. Стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и пробивается, т.е. начинает пропускать через себя ток, если напряжение на нём превысит напряжение стабилизации.

Рисунок 1.2 – Условное обозначение стабилитрона

Фотодиод – под действием света изменяется его сопротивление и, следовательно, сила тока в его цепи. Кроме того, под действием света в диоде возникает э.д.с., так что освещённый фотодиод является источником электрической энергии.

Рисунок 1.3 – Фотодиод: а – условное обозначение фотодиода; б – внешний вид фотодиода

Светодиод – излучает свет при подаче прямого напряжения.

 

Рисунок 1.4 – Условное обозначение стабилитрона

2. Транзистор – это полупроводниковый триод. Он состоит из трёх слоев: базы (германия или кремния) и двух наплавленных капель, образующих две зоны проводимости. Электрод, к которому подводится напряжение, называется эмиттером (Э), а другой, с которого снимается напряжение, – коллектором (К). Управление проводимостью транзистора осуществляется с помощью тока, подводимого к базе (Б). Причём небольшой ток базы вызывает значительный ток коллектора.

Рассмотрим простую схему работы транзистора прямой проводимости. Если движок переменного резистора R1 находится в верхнем (рис. 1.5, а) положении, то потенциал базы транзистора равен потенциалу коллектора, в этом случае транзистор открыт и через него проходит максимально возможный ток.

Рисунок 1.5 – Схема работы транзистора: а – транзистор открыт, б – транзистор закрыт; Т – транзистор, Б – база, К – коллектор, Г – гальванометр, Э – эмиттер, R1 – переменный резистор, R2 – постоянный резистор

Ток проходит по цепи, обозначенной на схеме голубым цветом: положительный зажим источника тока, Э-К–переход транзистора, гальванометр, резистор R2, отрицательный зажим источника тока.

Если движок переменного резистора находится в нижнем положении (рис. 1.5, б), то потенциал базы транзистора равен потенциалу эмиттера. При этом транзистор закрыт и через него может проходить минимальный ток. Перемещая движок переменного резистора R1 от среднего положения, управляем значением тока (вверх – увеличиваем, вниз – уменьшаем).

Транзисторы применяются для усиления и прерывания электрического тока в цепи. Стрелка на эмиттере показывает направление прямого тока в цепи эмиттера.

Рисунок 1.6 – Условное обозначение транзистора

3. Тиристор – управляемый диод. Представляет собой пластинку проводника (кремний) с четырьмя чередующимися слоями различной электропроводности. Если на управляющий электрод на мгновение подать импульс напряжения, то тиристор откроется, и через него пройдёт ток от источника питания к нагрузке. Чтобы тиристор перевести в закрытое, непроводящее состояние, достаточно разомкнуть электрическую цепь, в которую он включён. Тиристоры переключают электрические цепи, регулируют напряжение, преобразуют постоянный ток в переменный.

Рисунок 1.7 – Условное обозначение тиристора

Другие устройства применяемые в электронике:

Конденсатор – это устройство для временного хранения электрического заряда. Конденсатор принимает или выдает этот заряд для поддержания постоянной величины напряжения. При включении выключателя электроны от отрицательного вывода источника тока перемещаются на одну из пластин конденсатора. Эти электроны вытесняют электроны из другой пластины, которые перемещаются к положительному выводу источника. Таким образом, конденсатор заряжается и приобретает потенциал, обратный потенциалу источника. Конденсатор пропускает переменный электрический ток и задерживает постоянный.

 

Рисунок 1.8 – Конденсатор

Дроссель – служит для регулирования силы тока, для того чтобы разделять или ограничивать электрические сигналы различной частоты, устранять пульсации постоянного тока. Дроссель – это катушка индуктивности, свойства которой зависят от того, какой частоты электрический ток нужно «задержать».

Рисунок 1.9 – Условное обозначение дросселя

Резистор – элемент электрической цепи, обладающий способностью оказывать сопротивление проходящему через него электрическому току.

Рисунок 1.10– Условное обозначение резистора

Выделяют группу резисторов, изменяющих своё сопротивление под действием внешних факторов.

Терморезисторы (термисторы) – резисторы, изменяющие сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

Рисунок 1.11 – Условное обозначение терморезистора

Фоторезисторы – резисторы, изменяющие сопротивление в зависимости от их освещённости.

Рисунок 1.12 – Условное обозначение фоторезистора

Рисунок 1.13 – Вид фоторезистора

В полупроводниковой технике применяют интегральные микросхемы. В этих устройствах на небольшой площади размещают большое число элементов, рассмотренных выше, с соединительными линиями между ними.

ОБЩАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Электрооборудование автомобилей представляет собой сложный комплекс приборов зажигания, сигнализации, электрических машин, контрольно-измерительных приборов, предохранителей и соединительных проводов, объединенных в общую электрическую схему. В общей схеме электрооборудования можно выделить приборы, образующие самостоятельные группы. Наиболее важные из них группы: источники тока, пуска двигателя, зажигания горючей смеси, контрольно-измерительных приборов, сигнализации и освещения. Предохранители, переключатели и выключатели входят во все группы системы и относятся к коммутационной аппаратуре.

Для питания приборов автомобильного электрооборудования используется постоянный ток напряжением 12 или 24 В.

Следует различать подключение потребителей к различным источникам тока. К аккумуляторной батарее подключают агрегаты электрооборудования, потребляющие ток большой силы и работающие кратковременно (стартер, прикуриватель), а также агрегаты, работа которых необходима в аварийных случаях (звуковой сигнал, подкапотная и переносная лампа).

Остальные потребители соединяют с генератором. В этом случае в зависимости от характера работы агрегаты и приборы подключают следующим образом: непосредственно к генератору, если они потребляют ток небольшой силы и работают длительное время; через замок зажигания, если они действуют только при работающем двигателе; через центральный переключатель света – все приборы освещения.

Все потребители на автомобиле подключаются к источнику тока параллельно, поэтому включение и выключение одних потребителей происходит независимо от других.

Общая принципиальная схема электрооборудования приведена на рис. 1.14.

Рисунок 1.14 – Принципиальная схема электрооборудования автомобиля: 1 – стартер; 2 – аккумуляторная батарея; 3 – амперметр; 4 – генератор; 5 – регулятор; 6 – свечи зажигания; 7 – распределитель; 8 – прерыватель; 9 – катушка зажигания; 10 – контрольно-измерительные приборы; 11 – фары; 12 – ножной переключатель света фар; 13 – центральный переключатель света; 14 – приборы освещения и световой сигнализации; а – указатель; б – датчик

Контрольные вопросы:

1. Электрооборудование автомобиля в зависимости от целевого назначения изделий можно разделить?

2. Что включает система электроснабжения?

3. Для чего предназначена система зажигания?

4. Что объединяет система освещения и световой сигнализации?

5. Для чего предназначены контрольно-измерительные приборы?

6. Что называют источниками электрического тока?

7. Что такое э.д.с.?

8. Что такое переменный электрический ток?

9. Что такое диэлектрики?

10. Чему равно напряжение источников тока, соединенных последовательно?

11. Чему равно напряжение источников тока, соединенных параллельно?

12. Какой главный недостаток имеет последовательное соединение потребителей электрического тока?

13. Что такое … (полупроводниковый диод, стабилитрон, фотодиод, транзистор, тиристор, конденсатор, резистор, дроссель)?

14. Какие выделяют группы резисторов, изменяющих своё сопротивление под действием внешних факторов?

15. Какой ток и какое напряжение используется для питания приборов автомобильного электрооборудования?

Дата добавления: 2014-12-16