Программа производственной электромонтажной практики
1.1. Цели и задачи практики.
Целями проведения практики являются:
- получение навыков проектирования конструкторской (электрических принципиальных схем) документации и анализы ее
- с помощью прикладных программ Electronics WorkBench, Multisim, MicroCap, (демо- версий).
- владение основными приемами технологии навесного электромонтажа с применением при этом необходимого электромонтажного инструмента (припоя, флюсов и т.д.).
- умение определять и устранять простейшие неисправности в электронной аппаратуре с применением основных типов приборов (осциллографа, тестора и других универсальных приборов).
- знания и умения расшифровки различных элементов и компонентов электронной техники.
. Задачи проведения практики.
- подготовка студента для работы на промышленном предприятии.
2. Требования к уровню освоения содержания практики:
- возможность участия его в натурных испытаниях, моделировании и разработке эскизных проектов.
3. Объем практики и виды ее проведения.
| Вид занятий | Всего часов | Семестр |
| Общая трудоемкость Аудиторные занятия Экскурсии Практические работы Вид итогового контроля: дифференцированный зачет | - | 6,7 |
4. Содержание практики:
4.1. Разделы практики:
| Разделы практики | Ч. |
| 4.1.1 Правила техники безопасности при работе в лаборатории 4.1.2 Схемотехническое моделирование конструкторской (электрических принципиальных схем) документации 4.1.3 Владение основными приемами технологии навесного электромонтажа с применением при этом необходимого электромонтажного инструмента (припоя, флюсов и т.д.) 4.1.4 Поиск и устранение простейших неисправностей в электронной аппаратуре с применением основных типов приборов (осциллографа, мультиметра и других универсальных приборов) 4.1.5 Расшифровка типаноминалов отечественных и зарубежных компонентов и элементов 4.1.6Демонтаж и ознакомление с блоками вычислительной техники. |
4.2. Содержание разделов практики:
4.2.1. По разделу 4.1.1 ознакомление под роспись студентов с инструкцией по технике безопасности при работе с электроинструментом.
4.2.2 По разделу 4.1.2 разработка типовых электрических принципиальных схем ( усилителей, генераторов, логических схем и т.д.) с помощью автоматизированных сред Electronics WorkBench, Multisim, MicroCap, (демо- версий).
.
4.2.2. По разделу 4.1.3 обучение студента технологии производства навесного электромонтажа.
4.2.3 По разделу 4.1.4 обучение студента поиску и устранению простейших
неисправностей в электронной аппаратуре с применением основных типов приборов.
4.2.4.По разделу 4.1.5 расшифровка типаноминалов отечественных и зарубежных компонентов (диодов, транзисторов и др.) и элементов (ИМС серий 155, 500, 555 и др.).
4.2.5. По разделу 4.1.6 демонтаж и ознакомление с системным блоком ЭВМ серии 386.
5. Место проведения практики. Электромонтажная мастерская ИПТИ ТюмГНГУ
6. Материально-техническое обеспечение практики: приборы, инструмент и вычислительная техника.
2 Электробезопасность
2.1. Действие электрического тока на организм человека
Действие электрического тока на организм человека носит сложный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое (электрохимическое) и биологическое воздействие.
Термическое действие тока проявляется в ожогах разной степени отдельных участков тела, а также в нагреве до высоких температур внутренних органов. Термические ожоги могут являться следствием воздействия электрической дуги.
Электролитическое (электрохимическое) действие тока выражается в разложении крови и тканевых жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химического состава.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении мышечных тканей, в том числе мышц сердца и грудной клетки, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов. Следствием биологического действия тока является невозможность самостоятельного освобождения человека от мест приложения напряжения из-за судорожного сокращения мышечной ткани.
Опасность поражения человека электрическим током зависит от целого ряда факторов. К ним относятся:
· величина тока, проходящего через тело человека;
· сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение (напряжение прикосновения);
· длительность протекания тока;
· вид тока (переменный, постоянный);
· частота переменного тока;
· путь протекания тока через тело человека;
· индивидуальные особенности пострадавшего.
2.2. Техника безопасности при работе с электричеством
При осуществлении работ с электричеством необходимо соблюдать следующие правила:
§ любые электроработы нужно проводить вдали от водопроводных труб и радиаторов отопления, принять необходимые меры, чтобы исключить случайное прикосновение к ним;
§ перед началом работ необходимо убедиться в том, что оборудование, с которым проводятся работы, обесточено;
§ с помощью фазоуказателя убедиться в том, что фазный провод надежно отключен;
§ при проведении работ с электричеством необходимо работать одной рукой;
§ саменять детали следует только после отключения прибора от сети, обязательно вынимая вилку шнура питания из сетевой розетки;
§ запрещается ремонтировать плавкие предохранители путем замыкания их отрезком провода;
§ при настройке и проверке аппаратуры, детали которой гальванически связаны с сетью, включать ее следует через разделительный трансформатор с коэффициентом трансформации 1 и хорошей межобмоточной изоляцией;
§ после отключения источника электропитания необходимо разрядить конденсаторы фильтра, подключив параллельно конденсатору резистор, сопротивление которого в килоомах определяется по формуле: R≈200/C (емкость в микрофарадах). Разрядка конденсатора замыканием выводов может привести к его повреждению;
§ подключать измерительный прибор к высоковольтным цепям только при обесточенной аппаратуре.
3 Провода
Монтажные провода
Для монтажа радиодеталей и радиокомпонентов, узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры и приборов применяются монтажные провода различного конструктивного исполнения.
Многожильные гибкие провода обеспечивают гибкость монтажа и надежную защиту от внешних воздействий. Изоляция делается из капроновых и стеклянных нитей, применяемых в диапазоне температур –60 …+105°С, поливинилхлорида или полиэтилена с дополнительной защитной оболочкой из капрона, фторопласта.
В условных обозначениях проводов используются следующие буквы:
| М – монтажный провод | Г– многопроволочная жила | |
| Ш – изоляция из полиамидного шелка | Ц – изоляция пленочная | |
| В – поливинилхлоридная изоляция | П – изоляция из полиэтилена | |
| Ф – изоляция из фторопласта | ||
| С – обмотка и оплетка из стекловолокна | Д – двойная обмотка | |
| О – оплетка из полиамидного шелка | У – усиленный стальной проволокой | |
| Э – экранированный, если «Э» стоит после «М», то - эмалированный |
Наиболее часто используются провода следующих марок:
· МГТФ – многожильный провод, с изолированный обмоткой из фторопластового волокна;
· МГШВ – многожильный провод, с изолированный двойной обмоткой из искусственного шелка и полихлорвинила;
· ПМВ – одножильный, изолированный полихлорвинилом
Таблица 3.1
| Диаметр, мм | Сечение, мм2 | Допустимый ток, А | Установка предохранителя | |
| Медь | Алюминий | |||
| 0,96 | 0,75 | - | ||
| 1,1 | - | |||
| 1,4 | 1,5 | |||
| 1,8 | 2,5 | |||
| 2,25 | ||||
| 2,75 | ||||
| 3,5 | ||||
| 4,5 | ||||
| 5,6 |
Провода для силовых и осветительных сетей
Для силовых и осветительных сетей применяются как медные, так и алюминиевые провода, которые имеют резиновую, поливинилхлоридную или полиэтиленовую изоляцию.
В условных обозначениях марки провода используются буквы, обозначающие материал токоведущей жилы, материал изоляции и конструктивное исполнение.
· 1-я буква обозначает материал токоведущей жилы (А – алюминий, для меди 1-я буква отсутствует);
· 2-я буква – П – провод;
· 3-я буква обозначает материал изоляции:
- Р – резина
- В – поливинилхлорид
- П – полиэтилен
В обозначении проводов могут быть буквы, характеризующие элементы конструктивного исполнения: Г – гибкий; П – плоский; с разделительным основанием; Т – для прокладки в трубах.
Обмоточные провода
Обмоточные провода - предназначены для изготовления обмоток электрических машин, трансформаторов, дросселей, различных катушек. По материалам, применяемым для изготовления токопроводящих жил, они делятся на медные и алюминиевые.
По видам изоляцию обмоточных проводов можно классифицировать следующим образом: эмалевая, волокнистая, эмалево - волокнистая, бумажная, пластмассовая, плёночная, стекловолокнистая, стеклоэмалевая, сплошная стеклянная.
В электронике наибольшее распространение получили обмоточные провода в эмалевой изоляции. Они имеют следующие достоинства:
1. Обладают малой толщиной изоляции.
2. Хорошими физико-механическими и электроизоляционными характеристиками.
3. Термостойкостью.
Медные эмалированные провода с изоляцией на основе масляных лаков (марка ПЭЛ) выпускаются диаметром от 0,02 до 2,5 мм. ПЭЛ имеют высокие электроизоляционные характеристики, которые сохраняются даже в условиях воздействия повышенных температур и влажности. Применяются для изготовления катушек электрических аппаратов, рамок приборов и т. п.
Провода с изоляцией на поливинилацеталевой основе отличаются хорошими механическими характеристиками, электроизоляционными свойствами, стойкостью к действию агрессивных сред, что позволяет с успехом использовать их для изготовления обмоток электрических машин .
Эмалированные провода марок ПЭВТЛ-1, ПЭВТЛ-2 с изоляцией на основе полиуретанового лака выпускаются диаметром 0,05 – 1,6 мм. Особенностью этих проводов является возможность пайки без предварительной зачистки эмали.
Обмоточные провода с полиимидной изоляцией имеют самую высокую нагревостойкость среди эмалированных проводов, достаточно хорошие электрические характеристики, которые практически не изменяются при их нагревании до 230°С.Технические характеристики в табл. 3.2.
Таблица 3.2
| Марка | Наименование провода | Макс. доп. температу-ра, °С | Диаметр по меди, мм |
| ПЭВ | Провод, изолированный Эмалевым Высокопрочным покрытием | 0,02 - 0,05 | |
| ПЭВ-1 ПЭВ-2 | Провод, изолированный Эмалевым Высокопрочным покрытием (утолщенным для ПЭВ-2) | 0,06 - 0,47 | |
| ПЭВЛО | Провод, изолированный Эмалевым Высокопрочным покрытием и Однослойной обмоткой из шелка Лавсан | 0,06 - 1,25 | |
| ПЭТВЛ-1 ПЭТВЛ-2 | Провод, изолированный Эмалевым Высокопрочным Теплоснойким покрытием (утолщенным для ПЭТВЛ-2) на основе полиуретанового Лака (провод облуживается без предварительной зачистки эмали и без применения травильных составов) | 0,06 - 1,56 | |
| ПЭЛ | Провод с Эмалевым Лакостойким покрытием | 0,03 - 2,44 | |
| ПЭЛО | Провод с Эмалевым Лакостойким покрытием и Однослойной обмоткой из шелка Лавсан | 0,05 - 2,10 | |
| ПЭЛШО | Провод с Эмалевым Лакостойким покрытием и Однослойной Шелковой обмоткой | 0,05 - 1,56 | |
| ПЭМ-1 ПЭМ-2 | Провод с Эмалевым высокопрочным покрытием (утолщенным для ПЭМ-2) лаком Металвин | 0,06 - 2,44 | |
| ПЭТВ | Провод с Эмалевым Теплостойким Высокопрочным покрытием | 0,06 - 2,44 | |
| ПЭТВ-Р | Провод с Эмалевым Теплостойким Высокопрочным покрытием для обмоток Реле | 0,02 - 0,20 |
Рис. 4.1. Классификация резисторов
4 Резисторы
Резисторы применяются практически во всех видах радиоэлектронной аппаратуры для регулирования и распределения электрической энергии. Классификация резисторов приведена на рис. 4.1.
Резисторыобщего назначенияимеют диапазон номинальных сопротивлений от 1 Ом до 10 МОм, допускаемые отклонения от номинального сопротивления ±1, ±2, ±5, ±10 ±20 ±30%, номинальные мощности рассеяния от 0,062 до 100 Вт.
Прецизионныеи сверхпрецизионные резисторы отличаются более высокими стабильностью параметров и точностью изготовления (допуск от ±0,0001 до 5%) и имеют более широкий диапазон номинальных сопротивлений, но меньшие мощности рассеяния (до 2 Вт); применяются в измерительных приборах и вычислительных устройствах.
Высокочастотныерезисторы отличаются небольшими собственными индуктивностью и емкостью и способны работать на частотах до сотен мегагерц (непроволочные) и до сотен килогерц (проволочные); применяются для работы в высокочастотных цепях, кабелях и волноводах.
Высоковольтныерезисторы имеют рабочие напряжения до десятков киловольт и применяются в качестве искрогасителей, поглотителей и делителей в высоковольтных цепях.
Высокоомныерезисторы имеют диапазон номинальных сопротивлений от десятков мегаом до единиц тераом, малые рабочие напряжения (100...400 В) и мощности (до 0,5 Вт); применяются в электрических цепях с малыми рабочими токами.
Переменные регулировочныерезисторы (рис. 4.2, а, б) допускают изменение сопротивления в процессе их функционирования в аппаратуре. Сопротивление переменных подстроечныхрезисторов (рис. 4.2, в) изменяется, как правило, при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Переменные резисторы выполняются одноэлементными и многоэлементыми.
а б в
Рис. 4.2. Переменные резисторы: а- регулировочный резистор СП4-4АМ; б- регулировочный движковый резистор SL-101N; в- подстроечный резистор СП3-38б.
Объемные резисторы обладают большим уровнем шумов, но хорошо выдерживают импульсные перегрузки.
Металлоокисныерезисторы имеют меньшие значения температурного коэффициента сопротивления, чем углеродистые.
Металлопленочныерезисторы (рис.4.3, а) могут рассеивать относительно большую мощность при небольших размерах, имеют малый уровень шумов и положительный температурный коэффициент.
Проволочныерезисторы(рис. 4.3, б) изготовляются с обычной или безиндуктивной намоткой и применяются в тех случаях, когда требуется высокая стабильность и большая рассеиваемая мощность. Из-за конструктивных особенностей они не выпускаются на большие сопротивления. При работе с большими токами проволочные резисторы могут сильно нагреваться, поэтому их необходимо располагать на плате так, чтобы можно было обеспечивать вентиляцию и устранять влияние высокой температуры на соседние элементы.
В зависимости от способа монтажа резисторы могут выполняться с жесткими или мягкими, аксиальными или радиальными выводами, в виде лепестков, для микромодулей и микросхем.
В зависимости от способа зашиты от внешних воздействий резисторы конструктивно выполняются изолированными, неизолированными (не допускают касания своим корпусом шасси), герметизированными (в керамических, металлических я пластмассовых корпусах) и вакуумными (в стеклянных колбах).
а б в г
Рис. 4.3. Постоянные резисторы: а- МЛТ-2 – металлопленочный лакированный термостойкий, 2 Вт; б- ПЭВ – проволочный эмалированный влагостойкий; в- С1-4, 0,5 Вт; г- резисторы для поверхностного монтажа (SMD).
В зависимости от вида вольт-амперной характеристики резисторы подразделяются на линейные и нелинейные.
К нелинейным резисторам относится широкий класс приборов, принцип действия которых основан на использовании свойств ряда полупроводниковых материалов изменять свое электрическое сопротивление (в отличие от линейных) под воздействием различных управляющих факторов: температуры (терморезисторы – термисторы, позисторы), электрического поля (варисторы), электромагнитного и теплового излучения (фоторезисторы, болометры), магнитного поля (магниторезисторы), состава газа (газорезисторы).
Варисторы
Варисторы— полупроводниковые резисторы с нелинейной ВАХ, значительно изменяющие свое электрическое сопротивление при изменении подаваемого на них напряжения, т.е. их сопротивление зависит от напряженности электрического поля.
Если при неизменном значении напряжения, приложенного к варистору, изменение полярности не приводит к изменению значения протекающего тока, то такой варистор называется симметричным.
В отличие от терморезисторов, изменяющих свое электрическое сопротивление под воздействием температуры, варисторы практически безынерционны: при увеличении напряженности электрического поля у них сразу же уменьшается сопротивление. По характеру изменения сопротивления варисторы подразделяются на постоянные и переменные. По конструкции корпуса они выполняются цилиндрическими, стержневыми и дисковыми. На рис. 4.3 показан дисковый варистор серии TVR.
Варисторы применяются для защиты различных элементов электронной аппаратуры от периодических и случайных коммутационных напряжений, а также предохранения от износа контактов и искрогашения, защиты контактов от разрушения в момент размыкания цепей с индуктивными элементами (варистор включается параллельно контактам или источнику превышения напряжения и играет роль нелинейного шунта), зашиты межвитковой изоляции обмоток от коммутационных превышений напряжений в электромагнитных устройствах, ограничения напряжения на первичной обмотке трансформатора в каскадах кадровой развертки телевизионных систем (варисторы шунтируют обмотку трансформатора), защиты элементов и устройств РЭА и средств автоматики, связи от превышений напряжений, обусловленных грозовыми разрядами, коммутационными процессами и внешними электромагнитными полями. Терморезисторы
Терморезисторы— полупроводниковые резисторы, значительно изменяющие свое электрическое сопротивление при изменении их температуры.
В зависимости от назначения и способа температурного управления рабочим телом подразделяются на терморезисторы прямого и косвенного подогрева. В терморезисторах прямого подогревасопротивление изменяется при прохождении тока непосредственно через
термочувствительный элемент или при изменении температуры окружающей среды. В терморезисторах косвенного подогревасопротивление изменяется при прохождении тока через
специальный подогреватель, расположенный вблизи термочувствительного элемента элемента (рабочего тела), или при изменении температуры окружающей среды; при этом сопротивление рабочего тела является функцией тока нагревателя. Сопротивление термочувствительного элемента при нагревании может уменьшаться (отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС), англ. NTC) либо увеличиваться (положительный ТКС, англ. PTC — у позисторов).
Температурная зависимость многих типов терморезисторов с отрицательным ТКС в интервале температур подчиняется экспоненциальному закону RT=A-exp(B/T), где А и В – постоянные, характеризующие материал и конструкцию, для данного типа резистора, Т –температура в градусах Кельвина. Для позисторов RT=A-exp (at), где а — ТКС при температуре t (°С).
Вид нелинейной статической вольт-амперной характеристики терморезисторов (зависимость между падением напряжения на рабочем теле и значением протекающего тока) зависит от сопротивления термочувствительного элемента, его конструкции, габаритных размеров, степени тепловой связи с окружающей средой и внешней температуры. Терморезисторы применяют для температурной компенсации и стабилизации схем, тепловой защиты, регулирования температуры, сигнализации, автоматического регулирования, измерения мощности СВЧ, размагничивания кинескопов, генерирования ультранизкочастотных колебаний, дистанционного управления, термопреобразования частоты, стабилизации напряжений, в качестве датчиков для измерения температуры, скоростей газов и жидкостей и др.. В зависимости от назначения терморезисторы отличаются между собой совокупностью параметров.
Внешний вид некоторых терморезисторов приведен на рис. 4.4.
а б
Рис. 4.4. Терморезисторы: а- NTC-терморезистор B57045-K для измерения температуры; б- NTC-терморезистор серии JNR для ограничения пусковых токов.
Условные обозначения постоянных и переменных резисторов
В соответствии с ОСТ 11.074.009—78 сокращенное условное обозначение резисторов состоит из следующих элементов:
· первый элемент — буква или сочетание букв, обозначающее подкласс резисторов (Р —резисторы постоянные; РП — резисторы переменные; HP — наборы резисторов);
· второй элемент — цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 — непроволочные; 2 — проволочные и металлофольговые);
· третий элемент — регистрационный номер конкретного типа резистора.
Между вторым и третьим элементами ставится дефис.
До введения указанного выше стандарта были приняты обозначения: С — резисторы постоянные, СП — резисторы переменные. Число, стоящее после букв, обозначало разновидность резистора в зависимости от материала токопроводящего элемента: 1 — непроволочные тонкослойные углеродистые и бороуглеродистые; 2 — непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные; 3 — непроволочные композиционные пленочные; 4 — непроволочные композиционные объемные; 5 — проволочные; 6 — непроволочные тонкослойные металлизированные. Например, С2-33 обозначает резисторы постоянные непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические, регистрационный номер 33; СПЗ-30 — резисторы переменные непроволочные композиционные пленочные, регистрационный номер 30.
Полное условное обозначение в соответствий с ОСТ 11.074.009—78 состоит из сокращенного обозначения, варианта конструктивного исполнения (при необходимости), значений основных параметров и характеристик резисторов, климатического исполнения и
обозначения документа на поставку.
Параметры и характеристики, входящие в полное условное обозначение резистора, указываются в следующей последовательности.
Для постоянных резисторов:
1) номинальная мощность рассеяния;
2) номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения (Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОМ); допускаемое отклонение сопротивления в процентах (допуск);
3) группа по уровню шумов (для непроволочных резисторов);
4) группа по температурному коэффициенту сопротивления (ТКС)
Для переменных резисторов:
1) номинальная мощность рассеяния;
2) номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения (Ом, кОм, Мом);
3) допускаемое отклонение сопротивления в процентах;
5) функциональная характеристика (для непроволочных резисторов).
На рис. 4.5 приведены условные графические обозначения (УГО) на принципиальных схемах резисторов различной мощности.
Рис. 4.5. УГО резисторов различной мощности
Основные параметры постоянных и переменных резисторов
Основными параметрами, которые учитываются при выборе резисторов для конкретных применений, являются:
· номинальное сопротивление;
· номинальная мощность;
· температурная стабильность;
· допуски;
· форма и габаритные размеры корпуса.
В некоторых специальных случаях важное значение могут иметь шумы, максимальное рабочее напряжение и диапазон рабочих частот.
Номинальное сопротивление — электрическое сопротивление, которое обозначено на корпусе резистора и является исходным для отсчета его отклонений. Резисторы выпускаются с таким значением номинального сопротивления, чтобы вместе с его допуском оно было приблизительно равно значению сопротивления следующего номинала минус его допуск. Установлены следующие диапазоны номинальных сопротивлений: для постоянных — от долей ома до единиц тераом; для переменных проволочных — от 0,47 Ом до 1 МОм, для переменных непроволочных — от 1 Ом до 10 МОм. Иногда допускается отклонение от указанных пределов.
Номинальные сопротивления резисторов, выпускаемых отечественной промышленностью в соответствии с рекомендациями МЭК, стандартизованы. Согласно ГОСТ 2825—67 для постоянных резисторов установлено шесть рядов: Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных резисторов в соответствии с ГОСТ 10318—80 установлен ряд Е6. Кроме этого допускается использовать ряд E3.
Полное обозначение номинальных сопротивлений состоит из номинального сопротивления (цифра) и обозначения единицы измерения, например 330 Ом; 150 кОм; 2,2 МОм; 6,8 ГОм; 1 ТОм.
Переменные резисторы (кроме номинального сопротивления) характеризуются также значениями:
1) полного сопротивления (сопротивление между крайними выводами);
2) установленного сопротивления (сопротивление между одним из выводов резистивного элемента и выводом подвижного контакта);
3) минимального сопротивления (сопротивление между выводом подвижного контакта и любым выводом резистивного элемента при положении вала, обеспечивающем наименьшее сопротивление);
4) сопротивления дополнительного отвода (сопротивление между крайним выводом резистивного элемента и выводом дополнительного отвода);
5) переходного или контактного сопротивления (сопротивление между резистивным элементом и подвижным контактом);
6) сопротивления контактов выключателя (сопротивление контакт-деталей и переходного сопротивления контакта);
7) начального скачка (резкое изменение сопротивления при перемещении подвижной системы от упора или положения "включено" до начала плавного изменения сопротивления);
8) сопротивления изоляции (сопротивление между токоведущими частями и корпусом).
Цветовая и цифровая маркировка резисторов
Для маркировки цветным кодом номинальное сопротивление резисторов в омах выражается двумя или тремя цифрами (в случае трех цифр последняя цифра не равна нулю) и множителем 10n, где n — любое число от -2 до +9.
В соответствии с ГОСТ175-72 и требованиями Публикации 62 IEC (Международной Электротехнической Комиссии) цветовая маркировкананосится в виде 3, 4, 5 или 6 цветных колец. Маркировочные кольца должны быть сдвинуты к одному из выводов или ширина кольца первого знака должна быть в два раза больше других. Вместо цветовых колец могут встречаться цветовые точки или же непосредственное указание соответствующих цифр, но принцип маркировки тот же. Расшифровка цветового и цифрового кодаосуществляется с помощью таблицы 4.1. На рис. 4.6, а- приведен пример определения сопротивления резистора по цветовому коду, а на рис. 4.6, б – по цифровому коду. Цифровая маркировка обычно применяется для указания номиналов SMD-резисторов.
Таблица 4.1
| Полоса Число полос | Значащие цифры | Множитель | Погрешность, % | ТКС м. д./°С |
| 1 и 2 | ||||
| 1 и 2 | ||||
| 1, 2, 3 | ||||
| 1, 2, 3 | ||||
| Цвет | ||||
| Черный | ||||
| Коричневый | ||||
| Красный | 102 | |||
| Оранжевый | 103 | |||
| Желтый | 104 | |||
| Зеленый | 105 | 0,5 | ||
| Голубой | 106 | 0,25 | ||
| Фиолетовый | 107 | 0,1 | ||
| Серый | 108 | 0,05 | ||
| Белый | 109 | |||
| Золотой | 0,1 | |||
| Серебрянный | 0,01 |
а б)
Рис. 4.5. Пример цветовой - а и цифровой б - маркировки резисторов
Кодовая маркировка резисторов
Кодовое обозначениеноминальных сопротивлений состоит из трех или четырех знаков, включающих две цифры и букву или три цифры и букву. Буква кода обозначает множитель, составляющий сопротивление, и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы R, К, М, G, Т обозначают соответственно множители 1, 103, 106, 1012для сопротивлений, выраженных в омах. В обозначении резисторов буква указывается вместо десятичной запятой, например:
33R = 33 Ом; k33 = 0,33 кОм = 330 Ом; 1k5=1,5 кОм;
47k = 47 кОм; M22 = 0,22 МОм = 220 кОм; 5М6=5,6 МОм.
5. Конденсаторы
Общие сведения о конденсаторах
Конденсатор– элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов – обкладок, разделенных диэлектриком.
Емкость конденсатора С есть отношение заряда конденсатора q к разности потенциалов U на его обкладках. За единицу емкости в международной системе СИ принята фарада (Ф). Для практических целей она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы емкости: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ) и пикофараду (пФ):
1 Ф=106 мкФ=109 нФ=1012 пФ.
Благодаря свойству быстро накапливать и отдавать электрическую энергию конденсаторы нашли широкое применение в качестве накопителей энергии в различных фильтрах и в импульсных устройствах.
Конденсаторы различаются по следующим признакам:
Ø характеру изменения емкости
§ постоянные
§ подстроечные
§ переменные
Ø способу защиты от внешних факторов
§ незащищенные (допускают эксплуатацию при повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры)
§ защищенные
§ изолированные
§ неизолированные
§ герметизированные
Ø назначению
§ общего назначения (низковольтные, без специальных требований)
§ специальные
- низковольтные и высоковольтные
- низкочастотные и высокочастотные
- импульсные
- пусковые
- полярные и неполярные
- помехоподавляющие
- дозиметрические
- нелинейные
Ø способу монтажа
§ для печатного монтажа в отверстия
§ для печатного поверхностного монтажа
§ для навесного монтажа
Ø виду диэлектрика
§ с органическим диэлектриком
§ с неорганическим диэлектриком
§ оксидные
§ с газообразным диэлектриком
Емкость постоянных конденсаторовявляется фиксированной, т. е. в процессе эксплуатации не регулируется. Емкость подстроечныхконденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Подстроечные конденсаторы используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей, где требуется незначительное изменение емкости.
Конденсаторы переменной емкостидопускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры.
Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Такие конденсаторы применяют для плавной настройки колебательных контуров и в цепях автоматики.
Использование конденсаторов в конкретных цепяхаппаратуры зависит от вида примененного в них диэлектрика.
Конденсаторы с органическим диэлектриком
Конденсаторы с органическим диэлектрикомизготовляются намоткой конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами. Классификация конденсаторов с органическим диэлектриком приведена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Классификация конденсаторов с органическим диэлектриком
Комбинированные конденсаторы обладают повышенной электрической прочностью по сравнению с бумажными. Высоковольтные импульсные конденсаторы должны пропускать большие токи без искажений, т.е. должны иметь малую собственную индуктивность. Дозиметрические конденсаторы (обычно фторопластовые) работают в цепях с низким уровнем токовых нагрузок, имеют большие сопротивления изоляции и постоянные времени. Помехоподавляющие конденсаторы (обычно бумажные, комбинированные и лавсановые) предназначены для ослабления электромагнитных помех, имеют высокое сопротивление изоляции, малую собственную индуктивность, что повышает полосу подавляемых частот.
Пленочные конденсаторывыпускаются на основе синтетических пленок толщиной 1,4...30 мкм. Пленочные конденсаторы отличаются более высокими электрическими и эксплуатационными характеристиками и меньшей трудоемкостью изготовления по сравнению с бумажными, поэтому производство их непрерывно растет.
Конденсаторы выпускаются с фольговыми и металлизированными обкладками. Фольговые конденсаторы отличаются более высокими и стабильными электрическими характеристиками. Конденсаторы с металлизированными обкладками отличаются от фольговых улучшенными удельными характеристиками. Это достигается за счет присущего таким конденсаторам свойства самовосстановления. Области применения фторопластовых и полистирольных конденсаторов почти не отличаются. Фторопластовые конденсаторы применяют при повышенных температурах и более жестких требованиях к электрическим параметрам.
Полистирольные конденсаторы обладают высокой температурной и временной стабильностью емкости, малыми значениями температурного коэффициента емкости (ТКЕ) в широком диапазоне частот, высокой постоянной времени; рассчитаны для интервала рабочих температур -60...+85°С, допускают работу в широком диапазоне частот.
Полипропиленовые конденсаторы (как и полистирольные) относятся к высокочастотным. Основное их преимущество по сравнению с полистирольными – улучшенные в несколько раз удельные характеристики.
Конденсаторы К78-2 используются в телевизионной технике; выпускаются в изоляционной оболочке с односторонним расположением выводов с номинальной емкостью от 1000 пФ до 2,2 мкФ, частотой до 16 кГц и импульсным напряжением от 100 до 2000 В.
Особенностью фторопластовых конденсаторов К72-9 (U=200...500 В, СНОм=0,01...2,2 мкФ) является высокий верхний предел рабочей температуры — до 200 °С.
Полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) конденсаторы являются наиболее распространенными и массовыми пленочными конденсаторами. Они отличаются от бумажных и металлобумажных лучшими электрическими и эксплуатационными характеристиками, расширенным интервалом рабочих температур (-60...+125 °С).
Поликарбонатные конденсаторы (К77-1, К77-2, К77-4) подобны по размерам и эксплуатационным характеристикам ПЭТФ конденсаторам, но отличаются от них более высокой точностью и стабильностью емкости.
Лакопленочные конденсаторы изготавливаются на основе тонких лаковых эфироцеллюлозных пленок с металлизированными обкладками. Лакопленочные конденсаторы имеют наилучшие среди конденсаторов с органическим диэлектриком удельные характеристики.
Бумажные и особенно металлобумажные конденсаторы по-прежнему находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре в основном благодаря своей низкой стоимости.
Внешний вид различных конденсаторов с органическим диэлектриком показан на рис. 5.2.
а б в г
Рис. 5.2 Внешний вид конденсаторов с органическим диэлектриком:
а- полиэтилентерефталатный конденсатор К73-17; б - бумажный конденсатор МБМ; в - полистирольный конденсатор К71-7; г - пусковой конденсатор К78-17 (CBB60)
Конденсаторы с неорганическим диэлектриком
В качестве диэлектрика в них используются керамика, стекло, стеклоэмаль, стеклокерамика или слюда. Конденсаторы с такими диэлектриками подразделяются на низковольтные, высоковольтные и помехоподавляющие. Низковольтные конденсаторы, в свою очередь, делятся на низкочастотные и высокочастотные (с частотой до сотен мегагерц и более) и предназначаются: для использования в резонансных контурах и цепях, где требуются малые потери и высокая стабильность емкости (высокочастотные). В цепях фильтров блокировки и развязки, где малые потери и стабильность емкости не имеют особого значения, используются керамические конденсаторы с большими диэлектрическими потерями (низкочастотные). К высокочастотным конденсаторам относятся слюдяные, стеклоэмалевые, стеклокерамические и керамические; к низкочастотным — стеклокерамические и керамические.
Высоковольтные конденсаторы выполняются с диэлектриком из керамики с большой диэлектрической проницаемостью и разделяются также на низкочастотные и высокочастотные. Они имеют конструкцию и выводы, рассчитанные на прохождение больших токов.
Помехоподавляющие конденсаторы разделяются на опорныес конструкцией дискового или трубчатого типа (один из выводов у них - опорорная металлическая пластина с резьбовым соединением) и проходныекоаксиальные и некоаксиальные); предназначены для подавления индустриальных, атмосферных и высокочастоных помех.
Керамические конденсаторыявляются самыми массовыми среди применяемых в радиоэлектронной аппаратуре. К основным достоинствам керамических конденсаторов относятся:
· возможность реализации широкой; шкалы емкостей от долей пикофарады до единиц и десятков микрофарад;
· возможность реализации заданного температурного коэффициента емкости (ТКЕ);
· высокая устойчивость к воздействиям внешних факторов (температура, влажность воздуха и т.п.) и высокая надежность;
· возможность использования в составе микросхем;
· простота технологии, делающая керамические конденсаторы массовых серий самыми дешевыми.
Керамические конденсаторы можно разделить на две группы: постоянной емкости, среди которых различают низковольтные (Uном < 1600 В) и высоковольтные (Uном>1600 В), и подстроечные (KT4-21, KT4-22, КТ4-25). По базовым конструкциям низковольтные керамические конденсаторы можно разделить на:
· трубчатые (КТ-1,2, 3;К10-38);
· дисковые (КД-1, 2; К10-19; К10-29; К10-78);
· пластинчатые (К10-7В):
· полупроводниковые (с барьерным слоем К10У-5);
· монолитные (К10-17, К10-27, К10-42; К10-43; К10-47; К10-49, К10-50, К10-60, К22-5);
· специальные — проходные и опорные (КТП, К10П-4, КО, КДО).
Однослойныеконденсаторы трубчатой, дисковой и пластинчатой конструкции — самые распространенные. Они выпускаются в диапазоне емкостей от 0,47 пФ до 0,063 мкФ и напряжением до 800 В. Разнообразие конструктивных вариантов исполнения однослойных конденсаторов и широкий диапазон их типоразмеров позволяют потребителю выбрать наилучший вариант по сочетанию параметров и стоимости изделий.
Для многих применений интересны конденсаторы с барьерным слоем или конденсаторы на основе полупроводниковой керамики. Они имеют значительно более высокую емкость в единице объема по сравнению с упомянутыми выше типами однослойных конденсаторов.
Наиболее широким набором параметров обладают монолитные конденсаторы, для которых достигнуты особо высокие значения номинальных (до 6,8 мкФ) и удельных емкостей. Они выпускаются в различных конструктивных вариантах: покрытие тиксотропным эпоксидным компаундом (К22-5, К10-17), в эпоксидном корпусе со специальным выступом (К10-17, К10-43, К10-49, К10-50 варианта "а") и в прямоугольных корпусах (К10-47 варианта"а"). Монолитные конденсаторы отвечают самым жестким требованиям конструкторов и изготовителей радиоэлектронной аппаратуры и являются самыми перспективными.
Внешний вид некоторых керамических конденсаторов приведен на рис. 5.3.
а б в г д
Рис. 5.3. Керамические конденсаторы: а- дисковый; б- монолитный К10-17Б; в- пластинчатый К10-7В; г- для поверхностного монтажа;
д- подстроечный КТ4-23
Конденсаторы с оксидным диэлектриком
В оксидных(электролитических) конденсаторах в качестве диэлектрика используется оксидный слой, образуемый электрохимическим путем на аноде. В зависимости от материала анода конденсаторы подразделяются на алюминиевые (К50-35), танталовые (К53-1) и ниобиевые. Второй обкладкой конденсатора (катодом) служит электролит или полупроводник (в оксидно полупроводниковых конденсаторах).
Оксидные конденсаторы низковольтные (3…450 В) с относительно большими потерями, но в отличие от других типов конденсаторов, имеют очень большую емкость (1…10 000 мкФ) и более).
Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых устройств на низких частотах.
Алюминиевые оксидно-электролитическиеконденсаторы являются одними из самых массовых. Они предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов, а также в импульсных режимах.
Наиболее широкое распространение получили полярныеалюминиевые конденсаторы К50-35.
Полярные оксидные конденсаторы требуют соблюдения полярности. Несоблюдение полярности приводит к выходу конденсатора из строя.
Неполярныеконденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также допускать смену полярности в процессе эксплуатации.
Импульсные конденсаторы К50-17 используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, например в устройствах фотовспышек. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение.
Пусковые конденсаторы К50-19 используются в цепях запуска двигателей. В связи с тем, что пусковые конденсаторы включаются в сеть переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети. На практике используются пусковые конденсаторы емкостью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом.
Внешний вид некоторых оксидных конденсаторов показан на рис. 5.4.
а б в г
Рис. 5.4. – Оксидные конденсаторы: а- алюминиевый К50-35;
б- танталовый К53-1; в- К53-19; г танталовый для поверхностного монтажа
Маркировка конденсаторов
Номинал указывается на конденсаторе непосредственно, если это позволяют размеры конденсатора. Для маркировки малогабаритных конденсаторов используется цифровой или цветовой код, аналогичный коду, используемому для маркировки резисторов.
Первые две цифры указывают на значение емкости в пикофарадах (пф), третья — количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть "9". При емкостях меньше 1.0 пф первая цифра "0". Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например, код 010 соответствует 1.0 пф, код 0R5 — 0.5 пФ.
Возможны варианты кодирования 4-значным числом. Но и в этом случае последняя цифра указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах (pF).
Керамические конденсаторы SMD ввиду их малых габаритов иногда маркируются кодом, состоящим из одного или двух символов (табл. 5.1) и цифры. Первый символ, если он есть - код изготовителя (напр. K для Kemet, и т.д.), второй символ - мантисса и цифра показатель степени (множитель) емкости в pF. Например S3 - 4.7 нФ (4.7 x 103 Пф) конденсатор от неизвестного изготовителя, в то время как KA2 - 100 пФ (1.0 x 102 Пф) конденсатор от фирмы Kemet.
Таблица 5.1
| Буква | Мантисса | Буква | Мантисса | Буква | Мантисса | Буква | Мантисса |
| A | 1.0 | J | 2.2 | S | 4.7 | a | 2.5 |
| B | 1.1 | K | 2.4 | T | 5.1 | B | 3.5 |
| C | 1.2 | L | 2.7 | U | 5.6 | d | 4.0 |
| D | 1.3 | M | 3.0 | V | 6.2 | e | 4.5 |
| E | 1.5 | N | 3.3 | W | 6.8 | f | 5.0 |
| F | 1.6 | P | 3.6 | X | 7.5 | m | 6.0 |
| G | 1.8 | Q | 3.9 | Y | 8.2 | n | 7.0 |
| H | 2.0 | R | 4.3 | Z | 9.1 | t | 8.0 |
Кодовая маркировка конденсаторов