控制元件

发布时间：2024-01-16 11:32
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：1702

　　控制元件是指那些用于控制和调节电气系统运行的器件。它们通过接收输入信号，进行适当的处理和操作，然后输出控制信号，使被控设备按照预定要求进行工作。控制元件是电气系统中的重要组成部分，与传感器、执行器等设备密切配合，共同完成系统的控制任务。


控制元件的分类

　　1、开关类控制元件

　　开关类控制元件主要用于电气系统的开关控制功能。常见的开关类控制元件有按钮开关、刀闸开关等。按钮开关主要用于手动控制电路的开关状态，常见于家庭电器中。刀闸开关则用于高压电气设备中，具有更高的开断能力和安全性。

　　2、传感器类控制元件

　　传感器类控制元件主要用于将各种物理量转化为电信号，以便系统进行处理和控制。常见的传感器类控制元件有温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。它们通过感知环境的变化，将这些变化转化为电信号，并输入给控制系统，实现对被控对象的监测和控制。

　　3、继电器类控制元件

　　继电器类控制元件用于在电路中实现大功率的开关控制。它由控制回路和输出回路组成，通过电磁力或电流的作用，在输入信号激励下，实现输出电路的开闭。继电器广泛应用于自动化设备中，如空调控制、电机控制等。

　　4、气动类控制元件

　　气动类控制元件主要利用气压来实现控制功能。其中最常见的是气动阀门，它通过调节气压大小，控制气体或液体的流动，从而实现对被控对象的控制。气动类控制元件具有响应速度快、结构简单等特点，广泛应用于工业自动化领域。

　　5、液压类控制元件

　　液压类控制元件利用液体的流动和压力来实现控制功能。常见的液压控制元件包括液压阀门、液压缸等。液压类控制元件通常在大型机械设备中使用，如挖掘机、起重机等。它们具有承受高压、传动力矩大等特点，适用于一些需要大功率和高精度控制的场合。

　　6、逻辑控制元件

　　逻辑控制元件是现代电子系统中的关键组成部分，用于实现复杂的逻辑控制功能。常见的逻辑控制元件有逻辑门、触发器、计数器等。它们通过逻辑运算和存储功能，根据输入信号的状态来判断输出的逻辑值，并进一步控制系统的运行状态。逻辑控制元件广泛应用于数字电路、计算机等领域。

控制元件的应用

　　控制元件在各个领域都有重要的应用，下面介绍几个常见的应用示例：

　　1、自动化控制系统

　　控制元件是自动化控制系统的核心部分。通过传感器类控制元件获取环境信息，继电器类控制元件实现开关控制，逻辑控制元件实现复杂逻辑判断，从而实现对生产过程的自动控制。自动化控制系统广泛应用于工业生产中，提高了生产效率和质量。

　　2、通信系统

　　控制元件在通信系统中起着重要作用。例如，无线通信中使用的天线开关需要使用开关类控制元件来实现频段的切换;光纤通信中使用的光开关需要使用继电器类控制元件来控制光信号的传输路径。控制元件保证了通信系统的正常运行和数据传输的稳定性。

　　3、能源管理

　　能源管理是现代社会中的重要课题，而控制元件在能源管理中扮演着关键角色。能源管理涉及对能源的获取、转换、传输和利用进行有效的监测、控制和优化，以实现能源的高效使用和节约。

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　　电子元器件作为现代电子设备的核心组件，在使用过程中可能因各种原因出现损伤，影响设备的正常运行。以下是电子元器件常见的损伤形式及其原因分析：　　1. 电气过应力(EOS)损伤　　电气过应力是指元器件承受超出设计范围的电压、电流或功率，导致损坏或失效。常见的EOS损伤包括：　　过电压击穿：电压超出元件的耐压极限，导致绝缘体被击穿。　　过电流烧毁：电流超出元件的负荷能力，引起元件过热或烧坏。　　雷击或电磁干扰：外部环境中的雷击或电磁干扰可能通过线缆感应进入设备，造成EOS损坏。　　2. 静电放电(ESD)损伤　　静电放电是由于静电积累导致的瞬间高电压放电，可能对敏感元件造成以下损伤：　　突发性失效：元器件的电气参数突发劣化，完全失去功能。　　潜在性缓慢失效：元件性能逐渐下降，寿命缩短。　　3. 热失效　　热失效是由于元器件承受的热应力超过其承受能力，导致功能下降或损坏：　　过热烧毁：元器件因散热不良或长时间高负荷工作而过热。　　热疲劳：长期的温度波动导致材料疲劳，引发连接器松动或线路板变形。　　4. 机械损伤　　机械损伤由外力作用引起，包括：　　冲击与跌落损伤：焊点断裂、封装开裂或内部结构位移。　　振动疲劳损伤：长期振动导致材料疲劳，连接器松动。　　挤压与摩擦损伤：不当安装或外力压迫造成表面划痕或引脚变形。　　5. 环境应力失效　　环境应力失效是由于外界环境因素的影响，导致元器件性能下降或损坏：　　潮湿与氧化：湿度导致电介质老化或金属引线氧化。　　腐蚀：化学腐蚀或电化学腐蚀影响元器件的可靠性。　　6. 老化与耐久性失效　　长期使用过程中，元器件性能逐渐下降，最终失效：　　电参数漂移：电阻值或电容值逐渐偏离设计值。　　材料老化：电介质老化或金属化层退化。　　7. 设计与制造缺陷　　元器件在设计或制造过程中存在的缺陷可能导致失效：　　材料缺陷：如金属化层划伤或芯片键合问题。　　工艺问题：如压焊丝键合不良或封装问题。　　电子元器件的损伤形式多种多样，包括电气过应力、静电放电、热失效、机械损伤、环境应力失效、老化失效以及设计与制造缺陷等。了解这些损伤形式及其原因，有助于采取有效的防护措施，提高元器件的可靠性和使用寿命。
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　　电子元件也有寿命，电子元件的寿命除了与它本身的结构、性质有关，也和它的使用环境和在电路中所起作用密切相关。　　冬天快到来时，突来一股寒流，一部分人体格较差，受不了环境的冷热变化，发烧感冒了，但身体强壮的人抵抗能力强，没有生病。这说明生病和自身体质有关。　　在电路中也有身体强弱之分，电子元器件抵抗能力排行榜如下：　　电阻、电感，电容、半导体器件(包括二极管、三极管、场管、集成电路)，也就是说，在同样的工作条件下，半导体器件损坏机率最大。　　所以我们查找故障元件时要优先检查二极管、三极管、场管、集成电路等。一般半导体器件损坏时以击穿为多见，万用表二极管蜂鸣档测这些器件的任意两脚最低也应有一个PN结的阻值500左右，若是蜂鸣八成是坏了，可拆下再测以确认。　　在电路中，工作在高电压、大电流、大功率状态下的元件无疑承受的压力也大，损坏的可能性大，同时也是电路的关键元件、功能性元件。　　凡在大电流的地方发热就大(焦耳楞次定律——热量与电流的平方成正比)，所以凡是加有散热片的元件都是易损件。大功率的电阻也是易损件。大功率的电阻怎么能看出来?和它的阻值无关，只和它的体积有关，体积越大，功率越大。在电路中，保险丝、保险电阻是最不保险的元件。首先因为它的熔点低，容易断，又因为它是保别人的险，冲到第一线，当警卫员，所以坏时先坏。　　元件损坏的方式，有过压损坏、过流损坏，当然还有机械损坏。过压损坏如雷击，击穿桥式整流管。过流损坏如显示器行管热击穿。　　过压损坏的元件外观看不出明显的变化，只是参数全变了。过流损坏的元件表面温度很高，有裂纹、变色、小坑等明显变化。严重时元件周围的线路板变黄、变黑。　　常用电子元器件在外表看上去无异常时可以用数字万用表做一些简单的测试。　　电阻　　这个很简单，测试阻值对不对。　　二极管　　用数字万用表测试PN结的压降，可与同型号的完好的二极管做对比。　　三极管　　不管是N管还是P管可以用数字万用表测量测试两个PN结是否正常。　　场效应管　　测试场效应管的体内二极管的PN结是否正常，测试GD、GS是否有短路。　　电容　　无极性电容，击穿短路或脱焊，漏电严重或电阻效应。　　电解电容的实效特性是：击穿短路，漏电增大，容量变小或断路。　　电感　　实效特性为：断线，脱焊。　　芯片　　集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。　　无论是自然损耗所出现的故障，还是人为损坏所出现的故障，一般可归结为电路接点开路，电子元器件损坏和软件故障三种故障。接点开路，如果是导线的折断，拨插件的断开，接触不良等，检修起来一般比较容易。而电子元器件的损坏(除明显的烧坏，发热外)，一般很难凭观察员发现。在许多情况下，必须借助仪器才能检测判断，因此对于技术人员来说，首先必需了解各种器件实效的特点，这对于检修电路故障，提高检修效率是极为重要的。
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