Электронные приборы и устройства Источники питания электронных устройств

Фототранзисторы. В фототранзисторах используются усилительные свойства р–n–р или n–р–n -переходов, включенных в обратном направлении. При этом ток коллектора фототранзистора зависит от освещенности любой из областей перехода, если толщина ее меньше диффузионной длины носителей. Вследствие того, что носители зарядов в фототранзисторе проникают в базовую область, коллекторный ток зависит от освещенности этой области. Коэффициент усиления фототока в фототранзисторе достигает 20 и более, а его чувствительность больше чувствительности фотодиода.

 Электрохимические измерительные преобразователи. В общем виде электрохимический преобразователь может быть представлен ячейкой с электролитом, в которой помещена система из двух или более электродов, включенных в измерительную цепь. Электролитическая ячейка с точки зрения электрохимии может быть представлена в виде источника ЭДС или зарядов. Под действием тока при включении электродов в электрическую цепь на них происходит падение напряжения. При изменении параметров электролита или электродов может изменяться сопротивление, емкость или индуктивность цепи, в которую включены электроды. Таким образом, возможно создание электрохимических преобразователей для измерения состава и концентрации элементов в веществе, давления, перемещения, скорости и ряда других неэлектрических величин. При этом электрические параметры ячейки с электролитом и электродами зависят от свойств и состава электролита и электродов, природы химических явлений в ячейке, температуры и скорости перемещения частиц в электролите и других факторов.

 Гальванические преобразователи. Действие гальванических преобразователей основано на явлении возникновения разности потенциалов между двумя электродами, помещенными в электролит, т.е. в этом случае электролитическая ячейка является источником гальванической ЭДС. Возникновение ЭДС между электродами и электролитом объясняется тем, что металл электродов частично растворяется, при этом в электролит переходят положительно заряженные ионы и он заряжается положительно, а на металле остаются избыточные электроны и он заряжается отрицательно. При больших концентрациях электролита имеет место обратное явление – электрод заряжается положительно, а электролит – отрицательно. Потенциал электрода относительно электролита, в который он помещен, называется электродным потенциалом. В электрохимии за условный нулевой электродный потенциал принят потенциал «водородного электрода». Электродные потенциалы относительно водородного электрода могут достигать для различных веществ ± 3 В. Например, электродный потенциал меди +0,34 В, цинка –0,76 В и т.д.

 Известно, что растворы кислот, солей и оснований можно характеризовать активностью водородных ионов или водородным показателем рН. Он представляет собой отрицательный логарифм активности водородных ионов в растворе 

 . (21.1)

 Наибольшее значение  любого водного раствора не превышает 14 ед., аммиачного – до 33 ед. и т.д.

 Определение  растворов состоит в измерении электродных потенциалов электродов, помещенных в исследуемый раствор. Для этого в раствор помещают два электрода – измерительный и вспомогательный. Электродный потенциал вспомогательного электрода при измерениях должен оставаться неизменным.

 Для изготовления измерительных электродов гальванических преобразователей применяют сурьму, стекло и платину. В некоторых случаях применяют угольные электроды. Платиновые и угольные электроды используют в приборах для измерения  < 9, сурьмяные – для  = 2...12.

 Пьезоэлектрические измерительные преобразователи. Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей основан на явлении поляризации определенных кристаллов, возникающей в них при механических напряжениях (прямой пьезоэффект). Явление поляризации обратимо – электрическая поляризация кристаллов приводит к изменению их геометрических форм (обратный пьезоэффект).

 Пьезоэффект наиболее выражен в естественном кристалле кварца. Измерительная цепь с пьезоэлектрическим преобразователем должна иметь высокое входное сопротивление, чтобы заряды, возникающие при поляризации, особенно при низкой частоте деформации, не «стекали» через изоляцию преобразователя. Ввиду того, что сопротивление изоляции измерительных приборов имеет конечное значение, применять пьезоэлектрические преобразователи в приборах для измерения статических параметров невозможно.

 Для изготовления пьезоэлектрических преобразователей используют различные материалы. Из них, кроме кварца, наиболее распространены турмалин (находит ограниченное применение вследствие высокой стоимости), сегнетова соль, а также ряд искусственных материалов – дигидрофосфат аммония, титанат бария, цирконат свинца и др. Основные свойства материалов, которые учитывают при изготовлении преобразователей – это механическая прочность и рабочий диапазон температур.

 Пьезоэлектрические преобразователи широко распространены в приборах для измерения быстроизменяющихся усилий, давлений, ускорений и перемещений.

     В параллельных ветвях действуют одинаковые ЭДС, направленные встречно друг другу. При подключении к якорной обмотке сопротивления в параллельных ветвях возникают одинаковые токи , через сопротивление RH протекает ток IЯ.

ЭДС якорной обмотки пропорциональна частоте вращения якоря n2 и магнитному потоку индуктора Ф

                              (11.1)

      где Се - константа.
      В реальных электрических машинах постоянного тока используется специальное контактное устройство - коллектор. Коллектор устанавливается на одном валу с сердечником якоря и состоит из отдельных изолированных друг от друга и от вала якоря медных пластин. Каждая из пластин соединена с одним или несколькими проводниками якорной обмотки. На коллектор накладываются неподвижные контактные щетки. С помощью контактных щеток вращающаяся якорная обмотка соединяется с сетью постоянного тока или с нагрузкой.


Расчет неразветвленных магнитных цепей