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从零学延时电路

2018-5-28 19:10| 发布者: admin| 查看: 1023| 评论: 0|原作者: 皮蛋豆腐

摘要: 本教程能够让您从零学习简单的延时电路,从零的意思是没有一点儿电子电路基础,看完这个教程,您就能了解延时电路的原理,并自制一个延时灯。 使用的材料是“我爱制作网www.52zhizuo.com”原创的磁力电子积木,这个 ...
    本教程能够让您从零学习简单的延时电路,从零的意思是没有一点儿电子电路基础,看完这个教程,您就能了解延时电路的原理,并自制一个延时灯。
    使用的材料是“我爱制作网www.52zhizuo.com”原创的磁力电子积木,这个套件是纸质的,尺寸也比较小,因此虽然没有塑料的耐用和美观,但是价格很低。
套件内容包括:
    电池、NPN型三极管、电容、电阻、发光二极管、按键开关、两个二节导线、两个一节导线,共10个模块。

    下面是演示视频的链接地址,您可以先看看视频,对我们要讲的内容有个大致了解:

腾讯视频:

https://v.qq.com/x/page/b0668u2pzrt.html

优酷视频:

http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMDgzNTA4MA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

    下面开始我们的教程。注意这个教程不止是讲解延时电路的原理,因为我们要从零讲起,因此电路相关的所有元件和原理都有涉及。

    科技培训班可以直接拿来做讲义。

1、认识发光二极管

    发光二极管是一种半导体发光元件,因为它把电能转换成光能的效率很高,所以得到了广泛的应用。它的英文缩写是LED。

    发光二极管有正负极,只有电流从它的正极流入,负极流出时,它才会发光。

    发光二极管有导通电压,一般红的是 1.6V,绿的2.2V,蓝色的是2.5-3.5 V,就是说,只有加在它两端的电压高于导通电压,发光二极管才会发光。

    下图是一个红色发光二极管,它的两根引脚长度是不一样的,长的那端对应电源的正极。注意看“玻璃泡”里电极的大小,正的电极,也就是下面接长引脚的,电极比较小。

    下图是我们纸质磁力电子积木里面的发光二极管模块。中间是红色发光二极管,左右两边各有一个磁性导电接头。

    在模块的背面,标注了发光二极管的极性。有“+”那一端应该接电源正极。

    下面用发光二极管、电源、按键开关、导线组成一个闭合回路,电源是3伏的纽扣电池,试试电源的方向对结果有何影响。

    这是电路原理图:

    这是电路的实际连接方法。按键开关的一头有磁铁,可以与导线连接,另外一头让它略微上翘,按下去电路才接通。

2、认识电阻

    电阻是一种常见的电子元件,能够“阻碍”电路中的电流,其它条件不变,电阻越大,电路中的电流就越小。电阻的英文缩写是R,单位是Ω(欧姆)。

    下图是一只色环电阻,它上面的不同颜色的环,有不同的含义,你可以直接从色环读出它的阻值是多少。

    把电阻和发光二极管串联,再接入电路,会发现发光二极管变暗了,说明电阻让电流变小了。

    下面是电路原理图:

    下面是电路的实际连接方式:

发光二极管的限流电阻:

    发光二极管在电路中有一定的电压降,但它本身是没有电阻的,当电流超过一定值,发光二极管就会被烧毁。因此在实际应用中,发光二极管都会串联一个限流电阻,起到保护作用。限流电阻的具体值,是根据发光二极管的具体参数计算出来的。

3、认识电容

    顾名思义,电容就是能够储存电的容器。电容的物理符号是C,单位是法拉(F)。法拉这个单位很大,实际工作中一般用微法(μF),一微法等于10-6法拉。

    我们用的是电解电容,电解电容是有正负极的,如下图,长的引脚对应电源正极,短脚对应负极,而且负极一侧还有白底黑色“竖条”标志。

    电容与电池串联,就能给它充电。给电解电容充电时,注意正负极不能接反了,下面是电路原理图:

    下图是电容模块:

    模块背面标注了型号和正极方向。

    下面是实际连接电路:

    电容充电以后,就相当于一个电源,可以让发光二极管发光。下面是电路原理图,注意两种电子元件的正负极。

    下面是实际电路:

    因为我们用的电容器容量很小,所以只能让发光二极管闪烁一下,电就用完了。

    在上面电路里面串联一个电阻,因为电阻能够让电流变小,因此能够观察到发光二极管亮得久一些,但是亮度也变弱了。

    下面是电路原理图:

    下面是实际电路:

4、认识三极管

    三极管能够把微弱的电流放大,它有三个引脚,请看下图,面对三极管上的标记,从左到右分别是发射极(e)、基极(b)和集电极(c)

    三极管分为NPNPNP型,它们内部的电流方向是不同的。以NPN型为例,有两个电流,小的一个是Ib,从基极(b)流向发射极(e);大的一个是Ic,从集电极(c)流向发射极(e)。那么发射极的电流就是两个电路的和,所以Ie=Ib+Ic

    其中Ic=βIb,β是放大系数,如果β=100,那么小电流Ib就被放大了100倍。

    三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供 I b  I c  I e 这三个电流。

    为了容易理解,我们用水流比喻电流。这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出以小控制大,以弱控制强的道理。

    由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极 e 就对应着图 4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。

    下图是两种三极管的电流方向:

5、三极管的导通电压

    下面是一个简单的使用三极管的电路图:

三极管的导通电压:

    对于NPN型三极管来说,只有当b极电压高于e极(大约是0.7伏)时,be之间才有电流通过,而且只有be之间有电流了,ce之间才有对应的经过放大的电流通过。

    大家应该记得二极管的导通电压,不错,三极管的be极和bc极之间可以看成都存在一个二极管,需要一定的电压才能导通。

    下图是把三极管等效成二极管的示意图,当然,三极管的作用绝不等于两个二极管相加,这只是一个示意图,方便大家理解三极管内部电流的方向。

    电路图中最左边的电阻,一头接电源正极,另一头接NPN型三极管的基极(b)。这个电阻让三极管b极获得了一个电压,高于导通电压的话,三极管就会导通,这样接在e极上的发光二极管就会发光。

偏置电阻:这个电阻叫做三极管的偏置电阻。

    下图是三极管模块:

    三极管模块的背面,标注了它的类型,和对应的三个电极。

    请按照电路图自己连接电路,注意三极管、发光二极管、电池都是有方向性的。

    下面是实际连接电路。

6、简单延时电路,用NPN型三极管

    延时电路有时候在生活中也是需要的,比方楼道里的声控灯,收到声音信号之后会点亮,然后持续发光一小会儿,给您通过的时间。

    要实现延时功能,需要用到两个原理:

    三极管的导通电压

    电容的充放电效应

    下面是电路原理图。开关闭合后,电阻成了偏置电阻,让NPN型三极管的b极电压高于e极,当电压差高于导通电压后,三极管导通,于是有了电流Ib,和经过放大的IcIe,下图发光二极管接在三极管e极,因此有电流IE通过,它就开始发光。

    在三极管导通的同时,电容的正极直接接电源正极,负极接电源负极,因此电容开始充电,当充电完成后,电容正极的电压会达到电压的电压,等于3伏。

    此时如果开关断开,虽然偏置电阻不再与电源连接了,但是它与电容的正极连接,因此仍然有一个电压加在三极管的b极,让三极管继续导通,发光二极管继续发光。这就是一个延时灯。

    电流从电容的正极流出,经过电阻和三极管的be极,再回到负极。电阻会消耗电能,因此电容储存的电能越来越少,它的正极电压也越来越低。当电容的电压低于三极管的导通电压时,三极管截止,发光二极管也随着熄灭了。

    下面是实际电路连接方法:

阻容(RC)延时电路

    决定这种延时电路延迟时间的,是电阻(R)和电容(C)的值,因此叫做阻容(RC)延时电路。电容越大,储存的电量越大,延迟时间越长;电阻越大,放电电流越小,延迟时间越长。

三极管的开关作用:

    通过上面的电路,大家可以发现,三极管的作用实际上就是一个开关,通过改变b极的电压,实现自动控制的开关。

    上面电路里我们把发光二极管接在三极管的e极,其实也可以接c极。下面是电路原理图:

    下面是实际接法,这个接法不太规则,请大家对照电路图。

    我们给大家展示的这个电路是经过简化的,适合演示基本电路原理。由于电源电压低,电流小,因此还可以进一步简化,去掉电阻。(注意:在大多数阻容延时电路中,电阻是不能去掉的,那样会烧毁元件)

    下面是简化过后的电路:

总结:

     磁力电子积木可以很方便地连接电路,我们能够用它来演示延时电路的所有知识点,在学习理论的同时,自由地进行实践。最后您可以自制一个延时灯,还有另外两种变形电路。

注意:

     电池模块不能直接放在2节导线模块上面,也不能直接放在一块导电金属上,因为那样会导致短路,让电池没电。

     这个套件价格便宜,虽然是一次性产品的价格,但是可以重复使用,如果电池电量用完了,你还可以更换电池。

购买套件请访问我爱制作网淘宝店:http://shop61919335.taobao.com

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