浙江版通用技术高考专题九电子控制技术(加试)(讲解练)教学讲练

1、专题九电子控制技术(加试)技术 浙江专用考点一电子元器件考向基础一、电阻1.电阻器(resistor)简称电阻。2.作用:限流、分压。3.参数:(1)阻值:电阻阻值用字母R来表示,单位为欧姆()。(2)额定功率:在正常大气压及额定温度下,电阻器长期连续工作并能满足规定性能要求时,所允许耗散的最大功率称为电阻的额定功率。考点清单分类外观符号特点固定电阻器阻值基本不变可变电阻器阻值可调4.分类:电阻器通常分为三大类:固定电阻器、可变电阻器、特殊电阻器。特殊电阻器热敏电阻正温度系数(PTC):阻值随温度升高而变大;负温度系数(NTC):阻值随温度升高而变小光敏电阻阻值随光照强度变大而变小湿敏电阻阻值

2、大多随湿度的变大而变小5.电阻的阻值标示方法(1)直标法:用阿拉伯数字和单位符号将电阻阻值直接标注。(2)文字符号法:用阿拉伯数字和文字符号有规律的组合来进行标注。如4M7表示4.7 M,5k1表示5.1 k,4R7表示4.7 。(3)数码法:用三位阿拉伯数字表示电阻阻值。前两位数字表示有效数字,第三位表示有效数字后零的个数。如“103”表示10 k。(4)色标法:用不同色环来表示元器件参数的方法。二、电容1.电容器(capacitor)简称电容,它由两个靠近、绝缘的金属片(箔)组成。2.作用:隔直流通交流;充放电,存储电荷和电场能。3.参数:(1)电容量:电容器储存电荷和电场能的能力,用电容

3、量C表示,单位是法拉(F),简称法。常用电容的单位有:微法(F)、皮法(pF)。1 F=10-6 F;1 pF=10-12 F(2)额定直流工作电压(耐压):电容器在电路中能够长期可靠地工作而不被击穿的直流电压。在交流电路中,所加交流电压的最大值(峰值)不能超过额定直流工作电压。4.分类:电容器常见的有四种:普通电容、可变电容、微调电容、电解电容。分类外观符号特点普通电容电容量基本不变可变电容电容量可调微调电容电容量可微调电解电容有极性,电容量较大5.电容量的标示方法(1)直标法:用阿拉伯数字和单位符号将电容量直接标注。(2)数字法:用阿拉伯数字有规律地进行标注。如数字大于10,则单位为pF;

4、数字小于1,则单位为F。如3 300表示3 300 pF,0.47表示0.47 F。(3)数码法:用三位阿拉伯数字表示电容量。前两位数字表示有效数字,第三位表示有效数字后零的个数,单位为pF。如“102”表示1 000 pF,“331”表示330 pF。后常跟字母表示误差:字母BCDFGJKMN含义(%)0.10.250.5125102030(4)色标法:类似电阻色环标示方法,单位pF。三、电感1.电感器(inductor)通常称为电感线圈或线圈。2.作用:隔交流通直流;能把电能转换成磁场能并储存在磁场中。3.参数:品质因数“Q”来表征电感的性能,简称Q值。Q值值越大,电感线圈自身的阻值损耗越

5、小,在电路中的性能越好。一般电感器的Q值在几十到几百之间。4.分类:四、二极管1.将PN结用外壳封装起来,并加上电极引线后就构成半导体二极管(diode),简称二极管。2.特性:单向导电性(正向偏置且两端电压大于导通压降时导通,否则截止)。UPUN称为正向偏置(正偏);UPUN称为正向偏置(正偏);UPUeUb发射结反偏;集电结反偏;截止状态UcUbUe发射结正偏;集电结反偏;放大状态UbUcUe发射结正偏;集电结正偏;饱和状态状态电流电压Uce用途截止Ib=Ic=Ie=0发射结反偏集电结反偏Uce=VCC相当于开关断开导通放大IcsIb发射结正偏集电结反偏UbeUceIb发射结正偏集电结正偏

6、UcesUceUbe相当于开关闭合(4)状态:六、集成电路1.采用集成工艺,把二极管、三极管、电阻、电容和电感等元器件集中制作在一块半导体基片上,再封装在一个特殊的外壳中,构成一个完整的具有一定功能的单元电路、子系统或系统,成为一个完整的器件,称为半导体集成电路,简称集成电路,用字母IC表示。2.优点:体积小、重量轻、耗电少,不存在元器件的焊接不良问题,可靠性高。3.集成电路的种类、外形、电路符号及引脚分布规律(1)单列集成电路(2)双列集成电路(3)四列集成电路七、片状元器件(1)定义:是无引线或短引线的新型微小型元器件,是为了配合表面组装技术的需要而开发的专用元器件。 (2)优点:尺寸小、

7、重量轻、安装密度高、抗振性强、高频特性好、抗干扰能力强,可使整机更轻更小。考点二多用电表考向基础多用电表概述1.用途:多用电表又称万用表,可以用来测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压和电阻,有的还可用来测量电容、电感、晶体二极管和三极管的某些参数等。2.分类:多用电表分为指针式和数字式两种,如图所示。3.结构:(1)转换开关(2)表盘刻度步骤测量电压、电流测量电阻测电压测电流1(机械调零)将电表水平放置,观察指针是否指向左侧零刻度,若有偏差,则进行机械调零2(待测元器件)保持待测元器件接入电路红表笔接正极,黑表笔接负极将待测元器件与电路断开(采用多用电表内置电源)红表笔接内置电源负极,黑

8、表笔接内置电源正极4.指针式多用电表的使用方法3(挡位选择)先选择相应大挡位进行测量估测大致阻值,选择合适挡位(欧姆调零)进行测量4(挡位调整)合理调小挡位,使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置合理调节挡位(欧姆调零),使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置5(读数)结合挡位进行读数精度格数+估读(精度=挡位量程/50格)结合挡位的倍率进行读数示数挡位倍率(不估读)6(整理仪器)使用完毕后拔出表笔,并将开关旋至OFF挡或交流电压最高挡 指针式多用电表数字式多用电表调零机械调零(+欧姆调零)一般无需调零表笔与接法“红进黑出”即无论什么挡位,电流始终从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表。(欧姆挡时,黑表笔连接

9、内电源正极,红表笔连接内电源负极)“红正黑负”即无论什么挡位,红表笔始终连接电源正极,黑表笔连接电源负极。(欧姆挡时,依旧是红表笔连接内电源正极,黑表笔连接内电源负极)5.数字式多用电表与指针式多用电表的异同测电压结合挡位进行读数精度格数+估数(精度=挡位量程/50格)示数+单位(示数单位与挡位的单位相同)(示数显示4位,小数点位置会随挡位的更换而自动改变,从而使得示数最大值不会超过挡位)测电流测电阻结合挡位的倍率进行读数示数挡位倍率(不估读)6.用多用电表检测二极管极性(1)挡位:“1k”或者“100”的欧姆挡。(2)电源:电表内电源。(3)方法:将红、黑表笔分别接于二极管两端进行测量,然后

10、交换表笔测量,得到一大一小的测量结果。在测量结果小的那次测量中,若电表为指针式多用电表,则黑表笔所接的一端为二极管正极,红表笔所接的一端为二极管负极;数字电表则相反。7.用多用电表检测三极管类型与各极(1)确定三极管类型与基极b类似检测二极管极性,选取三极管中任意两极进行测量,可交换表笔,则最多得到6次测量结果,其中2次测量结果较小,4次测量结果较大。则2次测量结果较小的测量中都接着的那一极即为基极b。当使用的电表是指针式多用电表时,若基极b所接表笔为黑表笔,则该三极管为NPN型;若基极b所接表笔为红表笔,则该三极管为PNP型。(2)确定三极管的集电极c和发射极e以NPN型三极管为例,按如图(

11、a)所示,将黑表笔通过手指电阻接至三极管基极,再将红、黑表笔分别与三极管另外未知两极连接进行测量,再交换红、黑表笔与另外两极的连接,两次测量中会有一次测量结果阻值较小,即三极管处于导通状态,则此时黑表笔所接极为集电极c,红表笔所接极为发射极e。其等效电路如图(b)所示,图中VCC是表内欧姆挡提供的电池,R为表内电阻,Rm为人体电阻。8.用多用电表检测二极管与三极管的好坏(1)检测二极管好坏:将多用电表调节至“1k”或者“100”的欧姆挡,将两表笔分别接于二极管两端,正常结果应为黑表笔接P极,红表笔接N极,即正接时,测量结果较小;红表笔接P极,黑表笔接N极,即反接时,测量结果较大。若正接时测量的

12、阻值太大或反接时测量的电阻太小,都表明二极管出现故障。(2)检测三极管好坏:将多用电表调节至“1k”或者“100”的欧姆挡。对于NPN型三极管,将黑表笔接于基极,红表笔分别接于另外两极,如果两次测量结果都较小,再将红表笔接于基极,黑表笔分别接于另外两极,如果两次测量结果都较大,则说明三极管是好的,否则说明三极管出现故障。对于PNP型三极管,将黑表笔接于基极,红表笔分别接于另外两极,如果两次测量结果都较大,再将红表笔接于基极,黑表笔分别接于另外两极,如果两次测量结果都较小,则说明三极管是好的,否则说明三极管出现故障。考点三焊接技术考向基础一、焊接原理1.焊接原理:利用比被焊金属熔点低的焊料,与被

13、焊金属一同加热,在被焊金属不熔化的条件下,焊料润湿金属表面,并在接触面形成合金层,从而达到牢固连接。2.焊点形成过程:(1)润湿阶段环境条件:被焊母材的表面必须是清洁的,不能有氧化物或污染物。(2)扩散阶段伴随着润湿的进行,焊料与母材之间的相互扩散现象开始发生。(3)焊点形成阶段由于焊料与母材相互扩散,在两种金属之间形成了一个中间层金属化合物,要获得良好的焊点,被焊母材与焊料之间必须形成金属化合物,从而使母材达到牢固的冶金结合状态(合金化)。二、手工焊锡工具1.电烙铁电烙铁的种类:常见的电烙铁有内热式、外热式、恒温式、吸锡式等。(1)内热式电烙铁内热式电烙铁主要由发热元件、烙铁头、连接杆以及手

14、柄等组成。它具有发热快、体积小、重量轻、效率高等特点,因而得到普遍应用。(2)外热式电烙铁外热式电烙铁由烙铁心、烙铁头、手柄等组成。烙铁芯由电热丝绕在薄云母片和绝缘筒上制成。(3)恒温电烙铁恒温电烙铁是用电烙铁内部的磁控开关来控制烙铁的加热电路,使烙铁头保持恒温。(4)吸锡电烙铁吸锡电烙铁是拆除焊件的专用工具,可将焊接点上的焊锡吸除,使元件的引脚与焊盘分离。焊料是指易熔金属及其合金,它能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起。在锡(Sn)中加入一定比例的铅(Pb)和少量其他金属可制成熔点低、抗腐蚀性好、对元件和导线的附着力强、机械强度高、导电性好、不易氧化、抗腐蚀性好、焊点光亮美观的焊料,

15、故焊料常称为焊锡。2.焊料在锡铅焊接中助焊剂有助于清洁被焊面,防止焊接面氧化,增加焊料的流动性,使焊点易于成型。常用助焊剂分为:无机助焊剂、有机助焊剂和树脂助焊剂。常用的助焊剂是松香。(2)阻焊剂阻焊剂是一种耐高温的涂料,可使焊接只在所需要焊接的焊点上进行,而将3.焊剂(1)助焊剂不需要焊接的部分保护起来,以防止焊接过程中的桥连,减少返修,节约焊料,使焊接时印制板受到的热冲击小,板面不易起泡和分层。阻焊剂的种类有热固化型阻焊剂、光敏阻焊剂及电子束辐射固化型等,目前常用的是光敏阻焊剂。三、手工焊接操作(1)电烙铁拿法a.反握法:如图(a)所示。反握法动作稳定,长时间操作不宜疲劳,适于大功率烙铁的

16、操作。b.正握法:如图(b)所示。正握法适于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。c.握笔法:如图(c)所示。一般在操作台上焊印制板等焊件时多采用握笔法。(2)焊锡丝的拿法如图所示,经常使用烙铁进行锡焊的人,一般把成卷的焊锡丝拉直,然后截成一尺长左右的一段。在连续进行焊接时,焊锡丝的拿法应用左手的拇指、食指和小指夹住锡丝,用另外两个手指配合就能把焊锡丝连续不断送往焊点。若不是连续焊接,焊锡丝的拿法也可采用其他形式。(3)手工焊接操作过程手工焊接时,常采用五步操作法。(4)手工锡焊注意事项a.在保证焊料润湿焊件的前提下,焊接时间越短越好;b.烙铁头温度比焊料融合温度高50 较为适宜;c.不要用烙铁头

17、对焊点施力;d.焊料与焊剂量要合适;e.焊锡凝固前一定要保持焊件静止;f.保持烙铁头的清洁。四、常见焊点缺陷及原因分析焊点缺陷外观特点危害原因分析焊料面呈凸形浪费焊料,且可能包藏缺陷焊丝撤离过迟焊料未形成平滑面机械强度不足焊丝撤离过早目测或放大镜可见有孔焊点容易腐蚀焊盘孔与引线间隙太大引线根部有时有焊料隆起,内部藏有空洞暂时导通但长时间容易引起导通不良引线与孔间隙过大或引线润湿性不良焊点剥落(不是铜箔剥落)断路焊盘镀层不良焊点中夹有松香渣强度不足,导通不良,有可能时通时断1.加焊剂过多,或已失效2.焊接时间不足,加热不足3.表面氧化膜未去除焊点发白,无金属光泽,表面较粗糙1.焊盘容易剥落,强度

18、降低2.造成元器件失效损坏烙铁功率过大加热时间过长表面呈豆腐渣状颗粒,有时可有裂纹强度低,导电性不好焊料未凝固时焊件抖动焊料与焊件交界面接触角过大,不平滑强度低,不通或时通时断1.焊件清理不干净2.助焊剂不足或质量差3.焊件未充分加热焊锡未流满焊盘强度不足1.焊料流动性不好2.助焊剂不足或质量差3.加热不足导线或元器件引线可移动导通不良或不导通1.焊锡未凝固前引线移动造成空隙2.引线未处理好(润浸不良或不润浸)出现尖端外观不佳,容易造成桥接现象1.加热不足2.焊料不合格相邻导线搭接电气短路1.焊锡过多2.烙铁施焊撤离方向不当考点四传感器考向基础1.定义:将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输

19、出的一种装置称为传感器。非电量信息传感器电信号2.在电子控制系统中的作用:传感器(输入)电子电路(处理)执行器(输出)3.常见传感器种类外观电路符号光敏传感器光敏电阻光敏二极管光敏三极管热敏传感器热敏电阻湿敏传感器湿敏电阻磁敏传感器干簧管气敏传感器不作要求声敏传感器超声波传感器不作要求考点五数字电路基础考向基础一、信号及其处理1.处理:传感器将所获取的信号转换成电信号后,控制部分便对这些信号进行分析、比较、判断、放大、运算、传输、变换最后向输出部分发出命令,控制执行机构的操作,上述对信号的分析、比较等过程统称为处理。2.信号类型:模拟信号与数字信号 特征描述在电子电路中的表现方式模拟信号连续变

20、化连续变化的直线或曲线连续变化的电磁波或电压信号数字信号不连续变化柱状图或数字电压脉冲或光脉冲3.数字信号的优点:容易处理、处理精度高、便于记录保存等。二、逻辑门电路1.基本逻辑门电路任何复杂的逻辑关系都由“与”“或”“非”三种基本逻辑关系组合而成,实现这三种基本逻辑关系的电路分别称为与门(AND)、或门(OR)和非门(NOT)。逻辑门电路与门或门非门逻辑关系“所有逻辑前提皆为真时,逻辑结论才为真”的逻辑关系称为“与”逻辑关系“逻辑前提中有一个或一个以上为真,逻辑结论就为真”的逻辑关系称为“或”逻辑关系“逻辑前提为假时逻辑结论为真,逻辑前提为真时逻辑结论反而为假”,即逻辑结论与逻辑前提的逻辑值

21、总是相反的逻辑关系称为“非”逻辑关系开关电路表示逻辑表达式F=ABF=A+BF=逻辑符号真值表 逻辑关系文字表达有0出0全1出1有1出1全0出0进1出0进0出1晶体管电路2.组合逻辑门电路三、数字集成电路1.晶体三极管的开关效应逻辑门电路与非门或非门逻辑关系“全高出低,有低出高”,相当于在与门后面再接一只非门“全低出高,有高出低”,相当于在或门后面再接一只非门逻辑表达式F=F=逻辑符号真值表 三极管状态达成条件现象效果饱和状态输入信号足够大(高电平)三极管流过的电流较大,而集电极和发射极之间的电压只有0.2 V左右(低电平)相当于开关闭合截止状态输入信号足够小(低电平)三极管没有电流流过,集电

22、极与发射极之间的电压与电源电压相近(高电平)相当于开关断开2.场效应晶体三极管的开关效应(1)场效应晶体三极管的组成:金属氧化物半导体场效应晶体三极管,即MOS管,它和双极型晶体三极管一样也有三个极:源极S、栅极G和漏极D。(2)场效应晶体三极管和双极型晶体三极管的各电极的对应关系:源极相当于发射极,通常接地;漏极相当于集电极,通常通过电阻接电源;栅极相当于基极,用来控制漏极电流的大小。(3)场效应晶体三极管与双极型晶体三极管的比较普通晶体三极管是电流控制的器件,即基极必须注入电流方能使三极管导通,而MOS管属于电压控制器件,在其栅极与源极之间加适当的电压就能使MOS管导通,MOS管在开关信号

23、的作用下,也有导通和截止两种状态,因而也可做开关使用。3.常用的数字集成电路(1)TTL(晶体管-晶体管逻辑):用普通晶体三极管构成的集成电路,与CMOS相比运行速度快,允许负载流过的电流较大,但消耗功率较大。(2)CMOS(互补MOS电路)电路:用MOS管构成的集成电路,工作时消耗的功率最低,但工作速度较TTL的低,允许负载流过的电流较TTL的小。CMOS器件较容易损坏。四、基本触发器1.定义:数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单元电路称为触发器,其中最简单的一种称为基本触发器。2.组成:通常由2只或非门(或2只与非门)交叉连接构成。(1)输出:任何触发器都有2个输出端Q和,正常情况下Q和

24、总是相反的,即不是(Q=0,=1)就是(Q=1,=0),(Q=0,=1)称为0状态,(Q=1,=0)称为1状态。(2)输入:基本触发器有2个输入端S和R。S(set)称为置位端或置1端,R(reset)称为复位端或置0端。 或非门触发器与非门触发器逻辑图功能表 特点高电平触发低电平触发3.触发器的工作过程(以或非门基本触发器为例)若S端加触发信号(高电平),R端不加触发信号,即S=1,R=0,基本触发器被置于1状态,此过程称为置1。若R端加触发信号(高电平),S端不加触发信号,即S=0,R=1,基本触发器被置于0状态,此过程称为置0。无论置1还是置0,当触发信号结束后,即S和R的输入都是低电平

25、时,基本触发器的状态保持不变。由此可见,基本触发器具有记忆作用(也称存储作用),能存储1位二进制信息(即能存储一个1或0)。如图所示: 考点六继电器考向基础一、继电器1.定义:继电器是一种当输入量(电、磁、声、光、热)达到一定值时,输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。2.作用:继电器是用弱电(低电压、小电流)信号去控制强电(高电压、大电流)的一种“自动开关”,即“以低控高”、“以小控大”,在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。3.优缺点(1)优点:工作可靠、体积小、结构简单、制作方便、灵敏度高、输入输出电路之间相互隔离、抗干扰能力强等。(2)缺点:寿命短、不宜应用于大功率负载电路。

26、4.分类(1)按输入物理量的不同分:电磁继电器、温度继电器、时间继电器、热继电器等。(2)按执行机构特征的不同分:有触点继电器、无触点继电器。二、直流电磁继电器1.组成:直流电磁继电器一般由电磁铁和一组或几组带触点的簧片组成。2.构造:3.电路符号:4.触点类型及符号:(1)在工作中能够动作的称为动触点,不能动作的称为静触点。(2)触点符号解析:常开触点:动合型(H型),线圈不通电时动、静触点是断开的,通电后,两个触点就闭合。以“合”字的拼音字头“H”表示。常闭触点:动断型(D型),线圈不通电时动、静触点是闭合的,通电后两个触点就断开。用“断”字的拼音字头“D”表示。转换触点:转换型(Z型),

27、这种触点组共有三个触点,即中间是动触点,上下各一个静触点。线圈不通电时,常开触点断开,常闭触点闭合,线圈通电后,常开触点闭合,常闭触点断开,达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“Z”表示。5.直流电磁继电器的参数与选用 参数说明选用额定工作电压继电器正常工作时加在线圈两端的电压值应与电源电压相等吸合电流继电器能完成吸合动作所需要提供的最小电流值应符合参数释放电流继电器从吸合状态转入释放状态时的最大电流值应符合参数直流电阻线圈的直流电阻应符合参数触点负荷继电器触点所承受的开路电压和闭路电流值触点电源电压不超过触点负荷考点七电子控制系统考向基础一、电子控制系统1.电子控制

28、技术(1)含义:运用电子电路实现控制功能的技术。(2)应用:不仅在生活中为我们所用,而且广泛应用于工业、农业、医疗、军事、航天等领域。2.电子控制系统(1)含义:以电子技术为核心的控制系统。(2)基本元器件:电阻、电感、电容、二极管、三极管和集成电路等。(3)分类:开环电子控制系统、闭环电子控制系统。(4)组成:输入、控制(处理)和输出三部分。(5)工作过程:3.开环电子控制系统(1)含义:电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响,即被控量的变化不会引起控制量的改变,没有反馈,这种电子控制系统叫做开环电子控制系统。(2)组成方框图4.闭环电子控制系统(1)能对输出结果进行检测,并将检测信号反馈到控制处理部分,从而对系统的控制产生影响,这种电子控制系统叫做闭环电子控制系统。(2)组成方框图二、电子控制系统的设计1.输入部分(1)构成:通常使用传感器与可调电阻串联分压来得到输入电位信号。(2)调试:改变传感器系数类型或改变传感器与可调电阻的位置可以改变2.处理部分(1)三极管非门逻辑处理部分通常使用三极管与可调电阻串联分压来得到经过“非”逻辑处理的信号。(注:三极管使用共射接法)输入非电信号与输入电位信号的逻辑变化关系;改变可调电阻阻值,可改变输入非电信号与输入电位信号的大小变化关系。(