作者：方大千、朱丽宁 等编著
出版社：化学工业出版社
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电子制作128例试读：
前言
电子爱好者、电工及电子新产品开发者，经常要亲自动手制作电子控制装置。制作电子控制装置的过程，是一个不断学习和提高电子理论知识、掌握电子技术的过程。如果要快速掌握电子技术，学会调试与检修电子设备，不曾亲自动手制作电子控制装置是不可思议的。
笔者长期从事电气、自动化工作，所开发的KZD-T型直流电动机调速装置，DZZT-Ⅰ型电弧炉电极自动调节装置，TWL-Ⅱ型、JZLF-11F及31F系列高压、低压发电机励磁装置，BKSF（W）、BKSF（H）、BKSF（WA）、BKSF（HA）（带电脑）等系列发电机三合一控制屏和集控台等产品在全国各地推广使用。笔者深切地感到亲自动手制作、调试电子控制装置，对巩固电子理论知识、提高检修及处理设备故障能力和开发新产品具有重要意义。
为了让读者掌握基本的电子制作技术，本书较详细地介绍了电子元件的选用与测试及老化处理、印制电路板的设计与制作、焊接技术、电子控制装置的装配与调试，以及抗干扰措施。
笔者认为，吃透电子电路的工作原理，不仅为电子控制装置的设计、调试打下良好的基础，还能大大提高对电子控制装置的故障处理能力。为此，作者在分析电路工作原理时采用了三步分析法：首先明确该电子电路的控制对象、控制目的和控制方法，以及保护元件等；然后将电路分成几大部分（一个完整的电路往往由几个相对独立的分电路组成），这几大部分一般包括主电路、控制电路、检测元件及执行元件、直流工作电源和信号及保护电路等，搞清各分电路的作用及工作原理；最后全面分析整个电路的工作原理。通过三步分析法，读者能快速掌握分析电子电路工作原理的技巧。
鉴于许多初学者对亲自动手制作电子控制装置尚有一定困难的实际情况，书中详细而具体地介绍了每个电子控制装置制作和调试方法、注意事项、元件的选择及主要元件的计算，手把手教读者学做电子控制装置。每个电路元件参数、型号、规格都很具体。另外，为了让读者对电子控制装置产品的制作、生产有个初步的了解，本书的末例，详细介绍了笔者所开发的TW2-Ⅱ型无刷励磁调节装置的设计、安装、调试、产品使用说明，以及工艺流程。
本书由方大千、朱丽宁等编著。参加和协助编写工作的还有方亚敏、方成、方亚平、朱征涛、方欣、张正昌、方立、张荣亮、许纪秋、那宝奎、方亚云、卢静、孙文燕和费珊珊。全书由方大中、郑鹏审校。
由于编著者水平有限，不妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正。编著者第1章 常用电气图形符号和文字符号1.1 常用电气图形符号和文字符号对照表
常用电气图形符号和文字符号对照表见表1-1。表1-1 常用电气图形符号和文字符号对照表续表续表续表续表续表续表续表续表续表1.2 常用电气设备种类的单字母符号表
常用电气设备种类的单字母符号表见表1-2。表1-2 常用电气设备种类的单字母符号表续表第2章 电子元件的选用与测试2.1 电阻和电位器的选用与测试（1）电阻和电位器的符号和外形
电阻的符号和外形如图2-1所示。图2-1 电阻的符号和外形
电位器的符号和外形如图2-2所示。图2-2 电位器的符号和外形（2）电阻的标志符号
电阻的标志符号见表2-1。表2-1 电阻的标志符号（3）电阻阻值单位文字符号
电阻阻值单位文字符号见表2-2。表2-2 电阻阻值单位文字符号（4）电阻最高工作温度
电阻最高工作温度见表2-3。表2-3 电阻最高工作温度 单位：℃（5）电阻的额定功率
电阻额定功率（W）系列见表2-4。表2-4 电阻额定功率（W）系列（6）电阻标称阻值
电阻标称阻值见表2-5。n表2-5 电阻标称阻值系列（或表中所列数值乘以10，n为正整数或负整数）（7）三种最常用电阻的特点
① 碳膜电阻 碳膜电阻的电阻体是在高温下将有机化合物热分解产生的碳淀积在陶瓷基体表面而制得。它具有阻值范围宽、阻值稳定性好、受电压和频率的影响小、脉冲负载稳定、电阻温度系数不大并且是负值、价格便宜等优点，因而使用最广。阻值范围在几欧至几十兆欧。在-55～+40℃的环境温度中，可按100%的额定功率使用。
② 金属膜电阻 金属膜电阻的电阻体是通过真空蒸发或阴极溅射，沉积在陶瓷基体表面上的一层很薄的金属或合金膜。它具有较碳膜电阻阻值精度高、稳定性好、噪声小、温度系数小、工作环境温度范围宽、耐高温、体积小等优点。但它的脉冲负载能力差。阻值范围在1Ω～200MΩ。在-55～+70℃的环境温度中，可按100%的额定功率使用。
③ 线绕电阻 线绕电阻是用高电阻率的合金线绕在绝缘骨架上而制成。它具有较低的温度系数、阻值精度高、稳定性好、抗氧化、耐热耐腐蚀、有较高的强度和耐磨性、电阻功率可以很大等优点。但其绕线具有分布电感和分布电容，故它的高频性能差、时间常数大，限制了它的高频使用，也不宜用于晶闸管换相保护。另外，它的体积也大。阻值范围在0.1Ω～5MΩ。工作温度可达315℃。（8）电阻的测量
电阻的阻值可用万用表电阻挡进行测量，精密的电阻或阻值极小的电阻，可以用电桥测量。测量时应注意以下事项。
① 测量前，先调整机械调零，使指针指在电阻无穷大（“∞”）的位置上，然后将测试表笔短接，调节零点调整电位器，使指针偏转到零。如果无法调节指针到零点，说明表内电池不足或内部接触不良。
② 测量时两手手指不可同时触及两表笔的金属部分，也不可同时触及被测电阻的引线上，否则人体电阻并联在被测电阻上，将造成测量结果错误。
③ 测试前需先清洁电阻的引线，除去上面的油污或氧化层。测试时表笔要紧靠引线，使两者接触良好。否则会因接触电阻原因影响测量结果。
④ 如果电阻是焊在电路板上，测试前需看清有无其他元件与它构成回路。若有，应将电阻的一个引线从电路板上焊下来再测量。
⑤ 对于允许偏差要求小于±5%的电阻，应使用电桥来测量。所选用电桥的准确度要求比被测电阻的允许偏差高3～5倍。如QJ23、QJ24型直流单臂电桥，准确度较低，在±0.1%～±1%之内，适合测量准确度要求不高的中值电阻；QJ19、QJ36型直流单双臂电桥，准确度在±0.05%以上，适合测量高准确度的及阻值较低的电阻；QJ27型是直流高阻电桥，专门用于测量高阻值、高准确度的电阻。
例如标称阻值500Ω的RJ精密金属膜电阻，其允许偏差为±1%，选用QJ23型单臂电桥，在100～9999Ω，范围内其测量准确度为±0.2%，可满足要求。（9）选用电阻的注意事项
① 电阻的额定功率必须大于电阻阻值与回路电流的平方之乘积，为了防止过热老化，一般应大于2～3倍；如果是配换电阻，其额定功率必须不小于原电阻的额定功率，以防烧坏。
② 配换电阻的标称阻值应尽量与原电阻的阻值相同或接近。在电子电路中，有的电阻阻值取得并不十分严格，代换时也可不必苛求。这需要修理者能分析该电阻在电路中起什么作用，一般规律是阻值越大的电阻越可以不必精确。如果没有把握，还是选阻值相等或接近的为好。
③ 配换直接影响仪器仪表测量准确度的电阻时，应特别仔细，不仅阻值偏差应在允许偏差范围内，而且电阻的类型也宜相同。配换电阻的准确度和稳定性指标应偏高而不应降低。（10）电位器的标志符号
电位器的标志符号见表2-6。表2-6 电位器的标志符号
① 碳膜电位器 它具有结构简单、阻值范围宽、寿命长、价格低等优点，但功率不高，一般小于2W。
② 合成碳膜电位器 它具有阻值范围宽、分辨率较好、容易获得直线式或函数式输出特性、价格低等优点，但它的电流噪声和非线性较大，耐潮性及阻值稳定性差。
③ 线绕电位器 它具有接触电阻小、精度高、温度系数小、功率可以很大等优点，但它的分辨率低，阻值偏低，且有分布电感和分布电容，限制了它的高频使用。
④ 玻璃釉电位器 它具有耐温性好（满负荷温度可达+85℃）、耐潮性好、分布电感和分布电容小、寿命长、阻值范围广（47Ω～47MΩ）等优点，但它的接触电阻变化大，电噪声大。
除了单圈式电位器外，还有多圈式（如10圈式等）电位器；有单联式、双联式电位器；有锁紧型电位器（防止调好的电阻值变化）；有带电源开关电位器；有可直接安装在印制电路板上的电位器，以及直滑式电位器等。（11）电位器的测量
① 先测量总电阻是否与标定值相符，是否有开路现象。
② 再测试其滑动臂工作情况，看滑动触头接触是否良好，阻值变化是否连续而均匀，阻值能否调到零。如果旋转电位器转轴，万用表指示的电阻值有跌落现象，说明滑动触头接触不良。（12）选用电位器的注意事项
① 正确选择电位器的式样和结构。如直接安装在印制电路板上，应选择微调电位器、带插脚的实心电位器等；如要求调好后防止阻值变化的，应选用带锁扣（锁紧型）电位器；如要求使用时电阻值变化很小的，可选用多圈电位器；如要求使用带旋盘的，则应选用长轴柄电位器等。
② 电位器的额定功率可按电阻的功率选取，但电流应取电位器阻值为零时流过电位器回路的电流。
③ 根据调节对象的要求，可选择阻值变化特性为直线式、对数式、反对数式。它们分别用X、Z、D表示。直线式电位器多用于分压电路中；对数式电位器多用于音量控制电路中；反对数式电位器多用于音调控制电路中。
④ 对于用于电视机、CD唱机等家用电器及其他对电噪声要求小的电子设备，应选用动噪声小的电位器。
⑤ 电位器不能在高温及潮湿环境下使用。2.2 热敏电阻的选用与测试
热敏电阻（即半导体热敏电阻）的电阻阻值对温度很敏感，其电阻温度系数大约是金属的10倍。热敏电阻温度系数与金属不同，可以是正的，也可以是负的，阻值能随温度升高而变大的称为正温度系数的热敏电阻（如PTC型），阻值能随温度升高而变小的称为负温度系数的热敏电阻（如NTC型）。此外，还有临界热敏电阻（CTR型）和线性热敏电阻（LPTC型）等。较为常用的是前两种。
PTC、NTC、CTR和LPTC四类热敏电阻的特性曲线如图2-3所示。PTC热敏电阻，当温度超过规定值（通称参考温度或动作温度），其电阻值急剧上升。PTC的冷态电阻值不大，一般只有几十欧，当温度增加到动作温度时，其阻值剧增到20kΩ左右。图2-3 各类热敏电阻的特性曲线
各类热敏电阻的性能比较见表2-7。表2-7 各类热敏电阻的性能比较（1）热敏电阻的符号和外形
热敏电阻的符号和外形如图2-4所示。图2-4 热敏电阻（2）热敏电阻的阻值参数
几种PTC和NTC热敏电阻的阻值参数见表2-8～表2-10。表2-8 正温度系数热敏电阻的参数表2-9 负温度系数热敏电阻的参数注：B常数在25℃，50℃算出；D.C.为热耗散常数；T.C.为热时间常数。
根据国际电工委员会（IEC）的要求，PTC热敏电阻的温度-电阻特性允许值如下：当温度低于动作温度20℃时，PTC的电阻值应小于250Ω；高于动作温度15℃时，电阻值应大于4kΩ。表2-10 普通型NTC热敏电阻的主要参数（3）热敏电阻的测试及估算
1）热敏电阻的测量 测量热敏电阻时应注意以下事项。
① 先在室温下测量热敏电阻的阻值。当阻值与标定值基本相符后，再测量其热态阻值。
② 测量热敏电阻阻值时，可用手捏住热敏电阻，使其温度升高，也可用灯泡或电烙铁等热源靠近热敏电阻进行测量。对于正温度系数的热敏电阻，当温度升高时，阻值增大；对于负温度系数的热敏电阻，当温度升高时，阻值减小。
多数热敏电阻是负温度系数型，阻值随温度上升而减小的速度约为阻值的（2%～5%）/℃。一般室温（25℃左右）下测得的阻值，可用手指捏住电阻观察其阻值是否下降了20%～50%。
2）热敏电阻在某一温度时阻值的估算 热敏电阻的标称电阻值R，是指在基准温度为25℃时的电阻值。以常用的具有负温度系数25的热敏电阻为例，其随温度变化的阻值，可按温度每升高1℃，其阻值减少4%估算，即可按下式估算：
式中 t——电阻的温度。
例如，某热敏电阻在25℃时的阻值为300Ω，则在30℃时的阻值为2.3 湿敏电阻的选用与测试
湿敏电阻是一种对湿度敏感的元件，其阻值随着环境的相对湿度变化而变化。湿敏电阻广泛应用于洗衣机、空调器、微波炉等家用电器及工农业等方面作湿度检测、湿度控制用。（1）湿敏电阻的符号和外形
湿敏电阻的符号和外形如图2-5所示。图2-5 湿敏电阻的符号和外形（2）湿敏电阻的参数
湿敏电阻根据感湿层使用的材料和配方不同，分为正电阻湿度特性（即湿度增大，阻值增大）和负电阻湿度特性（即湿度增大，阻值减小）。
常见的湿敏电阻有ZHC型、MS01型、MS04型、SM-1型、MSC3型、YSH型等。如MS01型湿敏电阻，由硅粉渗入少量碱金属氧化物烧结而成，其电阻值随周围大气相对湿度的增加而减小，是属于负特性的湿敏电阻。常用湿敏电阻的参数见表2-11。表2-11 常用湿敏电阻的参数① 表示相对湿度。
MS01型湿敏电阻具有以下特点。
① 体积小、重量轻、寿命长、价廉，且具有优良的机械强度。
② 抗水性好。可在湿度很大和很小（100%～0%RH）的环境中重复使用。在100%的水蒸气里可以照常工作，甚至短时间浸入水中也不致完全失效。
③ 响应时间短。如20℃时，把电阻从30%RH环境移入90%RH环境中，当电阻值改变全量程的63%时不大于5s。
④ 抗污染能力强。在微量的碱、酸、盐及灰尘空气中可以照常工作，不会失效。
⑤ 阻值变化范围大（见图2-6）。20℃时，相对湿度在30%～6390%变化时，电阻值在10～10数量级变化，常用阻值位于一个容易测量的范围内（70%RH时电阻约40kΩ）。因此用于检测空气相对湿度或用在粮仓内布点遥测粮堆湿度较为合适。图2-6 MS01型湿敏电阻RH-R曲线
这种湿敏电阻器在工作时，必须用交流供电。它的湿敏电阻值就是在频率低于10Hz的条件下测得的。用它来作测湿仪器的探头，如果相距较远，为避免长导线电抗带来的影响，电源频率还需降低，可用1～2Hz。（3）湿敏电阻的测试
测试主要测量不同湿度下的湿敏电阻阻值。需配全湿度计，将湿敏电阻置于不同湿度环境下测出50%RH、70%RH和90%RH时的阻值，并与标称电阻值作比较。简单的判断，可测量其干燥时和受水湿时的阻值变化，良好的湿敏电阻其阻值变化十分明显。
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