传感器和电子元件基础（杨云）.docx

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1、机器人预备知识电子元件基础知识 一、电阻器电阻器常常简称电阻,是一种最基本、最常用的电子元件，按其制造材料和结构不同，电阻可以分为碳膜电阻器，金属膜电阻器、可变电阻器和片状电阻器等。在业余电子制作中一般常用的是碳膜电阻器或金属电阻器。其中有可分为可变电阻和固定电阻两种。碳膜电阻器具有稳定性高、高频特性好、负温度系数小、成本低廉等特点，应用广泛。金属膜电阻器具有稳定性高、温度系数小、噪音小，耐热性能好、工作频率范围宽、体积小等特点。1、电阻的主要参数：电阻值简称阻值，基本单位是欧姆，简称欧（）。常用的单位还有千欧（ k），兆欧（M ） 。它们之间的换算关系是：1M=1000K ，1K =1000

2、 ；电阻上的数值的标示方法有两种：一种是直标法，例如：在电阻上印有“5.1”或“5R1”的字样，则表示电阻的阻值是5.1K ;另一种表示方法就是色标法，电阻上印有4或5道色环表示阻值。倒数第一环表示允许偏差，倒数第二环表示倍乘数，前面几位表示有效数字。面对一个色环电阻，找出金色或银色的一端，并将它朝下，从头开始读色环。例如第一环是棕色的，第二环是黑色的，第三环是红色的，第四环是金色的，那么它的电阻值是1、0，第三环是添零的个数，这个电阻添2个零，所以它的实际阻值是1000，即1k。具体的色环对应数值可查表。电阻的额定功率，这是电阻的又一重要参数，一般在有特殊要求的电路中使用，主要分有1/16，

3、1/8，1/4，1/2，1，2等六种规格。主要通过电阻的体积来区分。但当没有相应的功率时可以用相同阻值的功率相对较大的电阻替换，且不会改变电路的性能。2、电阻器的主要作用：限流：根据欧姆定律:I=U/R可知,当电压一定时,流过电阻的电流与电阻的阻值成反比,固可以通过改变电阻器的阻值来控制电路中的电流大小降压：当电流流过电阻时,必定在电阻上产生一个压降,压降的大小与电阻的阻值和电流的承乘积成正比,即:U=IR.利用电阻器的降压作用可以使较高的电源电压适应元器件的工作电压的要求.基于电阻的降压作用电阻器还可以作为分压器。3、特殊电阻A、光敏电阻光敏电阻是一种电阻值随外界光照强弱（明暗）变化而变化的

4、元件，光越强阻值越小，光越弱阻值越大。在完全黑暗处，光敏电阻的阻值可达几兆欧以上，而在较强光线下，阻值可降到几千欧甚至1千欧以下。利用这一特性，可以制作各种光控的小电路。B、热敏电阻热敏电阻是一个特殊的半导体器件，它的电阻值随着其表面温度的高低的变化而变化。它原本是为了使电子设备在不同的环境温度下正常工作而使用的，叫做温度补偿。新型的电脑主板都有CPU测温、超温报警功能，就是利用了的热敏电阻。C、压敏电阻 利用半导体非线性特性材料原理制成，当外加电压达到其临界值时，压敏电阻的阻值会急剧变小。压敏电阻主要用于过压保护。4、电位器电位器其实就是一个可变电阻器，但是一般认为电位器都是可以被手动调节的

5、，而可变电阻一般都较小，装在电路板上不经常调节。是一种最常用的可调电子元件。它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成的，其动臂的接触刷在电阻体上滑动，即改变动臂与两端之间的阻值。二、电容器电容器通常简称电容，也是一种最基本、最常用的电子元件。电容器的种类很多，按照不同的分法，可以分为，可调电容，固定电容；有极性电容，无极性电容；纸介质电容，涤纶电容，电解电容（通常有极性）等，在使用有极性电容时，要注意其引线有正负之分，一般标明负极的为负，另一端为正或长正短负。如果极性接反，会使漏电电流增大，且易损坏电容。电容器存储电荷的能力叫做电容量，简称电容。其基本单位是法拉（F）。由于法拉作单位在实际运用

6、中往往显得比较大，所以常用微法（uF），纳法（nF），皮法（pF）。它们之间的换算关系是：1 F= uF；1 uF=1000 nF；1 nF=1000 pF1、主要参数：容量、耐压2、电容器在电路中的主要作用电容的基本结构是两块金属电极之间夹着一绝缘介质层。因此电容有隔直流的功能，又由于交流电可以通过两块金属电极的充、放电通过电容，所以电容具有隔直通交的功能（在音频电路中使用较多）。由于电容有存储电荷的能力，可以充、放电，所以电容两端的电压不会剧烈变化，因此电容具有滤波的功能（在电源电路中使用较多）此外，电容对交流电有一定的阻碍作用，称之为容抗，用符号Xc表示，单位为。三、晶体二极管由一个PN

7、节构成，具有单向导通性能的一种电子元件，其文字符号为“VD”。同其他元件一样，它也可以从不同角度分成许多类。主要有玻璃壳二极管，塑封二极管，金属封二极管，小功率二极管，大功率二极管，整流二极管，检波二极管，稳压二极管，光敏二极管等。一般情况下，有标示的一端为负极。1、二极管的主要参数1、最大整流电流 IF：是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 2、反向击穿电压 VBR：指管子反向击穿时的电压值。击穿时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。 3、反向电流 IR：指管子末击穿时的反向电流， 其值愈小，则管子的单向导电性愈好。由于温度增加，反向电流会急剧增加，所以在

8、使用二极管时要注意温度的影响。4、极间电容 CJ：二极管的极间电容包括势垒电容和扩散电容，在高频运用时必须考虑结电容的影响。 2、二极管的主要作用晶体二极管的主要作用之一是整流，由于二极管的单向导通性，在交流电压正半周期时二极管导通，有输出；在交流电压付半周期时，二极管截止，无输出。晶体二极管的另一主要作用是检波，其基本原理与整流一致，同样是运用二极管的单向导通性去掉负乡电流。此项作用多用于无线电信号的接收和放大上。3、特殊二极管：稳压二极管、发光二极管（LED）、光电二极管LED的应用：LED灯、数码管、液晶显示器四、三极管三极管由两个PN结组成，具有定比放大电流功能的电子元件。在电路中用“

9、VT”表示。按电极不同可以分为PNP和NPN型两大类。同时还可以分为：高频管、低频管；大功率管、小功率管；开关管和复合管等。在电路中的三极管符号如图：三极管一共有 3 个极：b：基极 e：射极 c：集电极从图中来看，横向左侧的引脚叫做基极(base)，中间有一个箭头，一头连接基极，另外一头连接的是发射极 e(emitter)，那剩下的一个引脚就是集电极 c(collector)了。三极管的型号记忆方式：箭头朝内PNP，导通电压顺箭头过，电压导通，电流控制1、三极管使用示意图：2、三极管应用：控制、驱动五、电感器传感器机器人的五官一、传感器的定义：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确

10、定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。通常由敏感元件和转换器件组成。难于测量的物理量易于测量的物理量。二、传感器的发展1、昨天：机械式传感器采用机械装置，在机械设备上达到一定的功能，例如位置检测，速度检测。这些装置都是完全由机械设备组成的。物理量的传递：比如凸轮机构。2、今天：电子式传感器分类：开关类传感器、光敏传感器、压敏传感器、方位传感器1) 开关类传感器：假如开关闭合，灯就会被点亮；反过来，把开关断开，灯自然会被熄灭。如果这个开关不是用手来控制开或者关的，而是由外部的因素决定，比如光，声等，那么这个开关就变成了一个传感器。2) 光敏传感器：采用对光比较敏感的材料制作而成的传感器。

11、A、通过感光，获得电子能量累积。CCD或者CMOS摄像头。B、通过光照，材料电阻特性发生变化。光敏电阻。C、通过光中特定波长的光，在材料中形成电势，并可以形成电流。光电池。D、通过光照，材料表面能够导电，材料硒。光电传感器，主要讲光信号转换成电信号，能够采用电子技术和计算机技术进行进一步的处理工作。获取机器人需要的数据。举例：可见光传感器、超声波传感器、红外传感器图 可见光传感器和红外传感器的原理图 超声波传感器3) 压敏传感器：以压电效应为基础，将压力转换为电能。例如：电梯门开关、触屏图 压电效应4) 方位传感器：电子罗盘、陀螺仪3、明天：生物式传感器A、电子鼻：具有选择性吸附化学物质能力的导电聚合物英国B、电子舌：蛋白质附着的生物芯片电极俄罗斯三、总结机器人技术的本质：感知，决策，行动。机器人的感官：传感器传感器：难于测量的物理量转化为易于测量的物理量。