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硬件基础10-光耦，蜂鸣器，继电器，可控硅
一光耦1、技术理论
光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。
光耦一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦以光为媒介传输电信号，输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力，在数字电路上获得广泛的应用，目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
原理示意图
常见实物图
2、光耦分类
光耦分为两种:一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。
非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。常用的4N系列光耦属于非线性光耦。
线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。常用的线性光耦是PCA-C系列。
3、光耦参数
输入参数：
正向工作电压Vf：
Vf是指在给定的工作电流下，LED本身的压降
反向电压Vr：
是指LED所能承受的最大反向电压，超过此反向电压，可能会损坏LED。
允许功耗Pd：
LED所能承受的最大功耗值。超过此功耗，可能会损坏LED
正向工作电流If：
If是指LED正常发光时所流过的正向电流值
输出参数：
集电极电流I：
光敏三极管集电极所流过的电流，通常表示其最大值
集电极-发射极电压Vceo：
集电极-发射极所能承受的电压
其他参数：
电流传输比CTR：
电流传输比是光耦合器的重要参数，指光敏三极管和发光管的电流比最小值。
饱和工作：Ic/If≤CTR=If*CTR≥Ic
隔离电压：
输入和输出端之间之间的隔离电压，一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上
4、应用电路
图片来源于某产品
说明：用于RS-信号隔离
二蜂鸣器1、技术理论
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器。作为发声器件，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、工业设备、消费电子等产品中。
按组成结构，分压电式蜂鸣器与电磁式蜂鸣器
按工作方式，分有源蜂鸣器与无源蜂鸣器
故，蜂鸣器共四种：
有源压电式蜂鸣器，有源电磁式蜂鸣器，无源压电式蜂鸣器，无源电磁式蜂鸣器。
常规蜂鸣器
大功率蜂鸣器
贴片蜂鸣器
2、压电式与电磁式蜂鸣器
压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。它是以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的振动而发声；
电磁式的蜂鸣器，则是用电磁的原理，通电时将金属振动膜吸下，不通电时依振动膜的弹力弹回。
压电式蜂鸣器:
需要比较高的电压才能有足够的音压,一般建议为9V以上
压电的有些规格，可以达到dB以上，较大尺寸的也很容易达到dB
电磁式蜂鸣器:
用1.5V就可以发出85dB以上的音压了
电磁式蜂鸣器的音压一般最多到90dB
相同的尺寸时，电磁式的蜂鸣器，响应频率可以做的比较低；
3、有源与无源蜂鸣器
注意:这里的"源"不是指电源，而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫;而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K-5K的方波去驱动它。
无源蜂鸣器的优点：
1、便宜
2、声音频率可控，可以做出"多来米发索拉西"的效果
有源蜂鸣器的优点：
驱动简单，程序控制方便
Note：
有源蜂鸣器分正负极，不能接反；无源不分正分级别。
4、应用电路
①驱动有源蜂鸣器
说明：高低电平驱动
②驱动无源蜂鸣器
说明：PWM方波驱动
三四继电器1、技术理论
继电器(Relay)是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
如下图：因为继电器是由线圈和触点组两部分组成的，所以继电器在电路图中的图形符号也包括两部分：一个长方框表示线圈；一组触点符号表示触点组合。
电路图符号
常见实物图
2、继电器分类
常用继电器分为电磁继电器与固态继电器。
电磁继电器
基本原理：利用电磁效应来控制机械触点达到通断目的，给带有铁芯线圈通电-线圈电流产生磁场-磁场吸附衔铁动作通断触点，整个过程是“小电流-磁-机械-大电流”这样一个过程；
优点：价格便宜，驱动简单，隔离效果好；
缺点：体积大，寿命相对短(机械触点)。
固态继电器
基本原理：由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。
优点：寿命长(无触点)，驱动简单，隔离效果好；
缺点：体积大，成本高。
3、名词解释
常开端：线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。
常闭端：线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。
公共端：开关输入，比如接12V，24V，V等。
4、继电器参数
额定工作电压:
是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。
直流电阻:
电磁继电器：继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。
固态继电器：输入回路的阻抗。
吸合电流:
是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。
释放电流:
是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。
触点切换电压和电流:
是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。
触点寿命：
由于固态继电器无触点，这个主要针对电磁继电器，指触电弹片的切换次数，理论一般可达百万次。
阅读手册：JZC-33F--ZS3.pdf
5、应用电路
图片来源于STM32物联网实战
Note:上图是驱动电磁继电器，由于线圈是感性负载，需要续流二极管D7，如果驱动的固态继电器，可以去掉续流二极管。
四可控硅1、技术理论
可控硅，是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。
2、应用领域
3、工作原理
结构：
工作原理：
4、主要参数
5、应用电路
①可控整流电路
②无触电开关
阅读数据手册：可控硅输出光耦-CYMOC.pdf
阅读应用文档：过零点触发双硅输出光耦MOC经典应用.pdf
五产品应用前四节已介绍
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七课后习题无
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