第 5 课：开关及更多
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1. 开关
2. 保护装置
3. 接地
4. 达松瓦尔米
a. 【如何使用数字万用表】(https://jb243.github.io/pages/883)
b. 如何使用示波器
c. 如何使用函数生成器
1. 切换
⑴ 开关表示法
① 杆、投
○ 杆 : 可动臂数量
○ 投掷 : 接触点数
② 符号类型
图。 1. 开关表示法的类型
○ 示例： SPST 代表单刀单掷
○ 示例 : NOPB 代表常开按钮
③ 初始状态（示例： SPST）
○ 初步开放
图。 2. 最初打开的符号
○ 最初关闭
图。 3. 最初关闭的符号
④ 连接和断开的同时性
○ 一个投掷的断开和另一投掷的连接不能同时发生。
○ 先断后通（示例 : SPDT）
图。 4. 先断后补的表示法
○ 先合后断 (示例 : SPDT) : 注意 a 和 b 之间的钩状金属是固定的
图。 5. make before break 的表示法
⑵ 开关-电阻电路 : 仅开关连接到负载端时会出现浮空
① 上拉电阻： 放置在开关上方的电阻。按下开关给出低电平，松开开关给出高电平
图。 6. 上拉电阻
② 下拉电阻： 放置在开关下方的电阻。按下开关给出高电平，松开开关给出低电平
图。 7. 下拉电阻
⑶ 开关机构
① 拨动开关（示例： SPDT）
图。 8. 拨动开关的结构
左侧显示了三个导线，用于连接电线。右杆是手动移动的，右杆的中间部分是固定的。图示的状态示出了连接至上导体和中导体的电线。如果将右侧的杆抬起，则相反的一侧下降，杆末端的钩状金属将へ形状的金属向下拉。电线连接到中部和下部。右杆内的弹簧将其牢固固定。
② 其他机械装置
图。 9. 不同类型的机械开关装置
③ 半导体电路中晶体管的开关
⑷ 开关性能
① 破损 ： 当两根导线断开时，开关如何有效地阻止信号
○ 随着半导体电路的缩小，阻断性能恶化
② 信号损失 ： 信号通过开关时损失了多少能量
○ 有些电路因信号损失而需要放大器
2.保护装置
⑴ 保险丝
① 随着过大的电流流过电线，功率增大，电线就会熔化而无法使用
② F型（快速熔断器）：适用于需要快速响应的场合
③ T 型（延时熔断器）： 在累积功率特定时间后断开
④ 熔丝符号
图。 10. 保险丝的符号
⑤ 保险丝的种类
图。 11. 保险丝类型
⑵ 断路器
① 可重复使用，但必须机械复位
② 利用电流热效应的断路器 ： 双金属弹簧断开电路
③ 利用电流磁场：洛伦兹力断开电路的断路器
④ 断路器符号
图。 12. 断路器的符号
⑤ 断路器类型
图。 13. 断路器类型
3.接地
⑴ 电路中的参考点
⑵ 接地 ： 8 英尺长的金属导体连接到大地以提供电流⑶ 参考地：零电位点。通常表示为 COM 或 COMM
⑷ 接地符号
图。 14. 接地符号
4.达松瓦尔计
⑴ 概述
达松瓦尔流量计是一种指针与流动电流成比例旋转的仪器。如果额定电流为1mA，额定电压为50mV，则当1mA流过仪表时，仪表两端的电压降为50mV，指针指向满量程。 （因此，电阻 = 50 Ω）
⑵ 达松瓦尔表机芯机械机构
图。 15. 达松瓦尔流量计的结构
达松瓦尔计的机械机构利用洛伦兹力。恒定磁场由永磁体提供。当电流通过动圈时，产生扭矩，使指针顺时针旋转。然而，上方和下方的控制弹簧提供反作用扭矩，从而产生平衡状态。从仪表上读取的值代表了这种平衡状态。
数字。 16. 达松瓦尔流量计的结构
图。 17. 达松瓦尔流量计的结构
仔细观察，即使动圈移动一个小角度，指针也会很快指向满刻度。动圈平面矢量的方向（指针方向）与磁场方向相对垂直。进一步分析请参考下图。
数字。 18. 达松瓦尔流量计的概念图
在这种情况下，洛伦兹力沿红色箭头方向作用。 （其他导线中的洛伦兹力相互抵消。）因此，扭矩导致指针顺时针旋转。上述的自由度如下。
数字。 19. 达松瓦尔流量计的概念图
此处标记的红色箭头的尺寸标记为 Bil。蓝色箭头表示控制弹簧的扭矩，大小为κ(θ0 - θ)。 （θ0为指针的初始角度。）因此，可以建立以下方程。
这里，I 是达松瓦尔计的惯性矩，一个纯机械元件。虽然很难完全求解这个方程，但可以推断它发生简谐振动。
然而，由于摩擦力，这种运动的幅度会逐渐减小。结果，它将达到平衡状态，方程右侧变为0。
考虑到角度θ在90度左右，推导出以下等式。请注意，我们从仪表读取的值是 θ0 - θ。请注意，超出满量程后，仪表的读数与电流不呈线性关系。
⑶ 电压表
① 施工
图。 20. 电压表结构
磁芯材料的特性决定了 d’Arsonval 表的额定电流和电压。因此，达松瓦尔计的内阻 Rv 受到限制。因此，电压表的构造方式如上所示。当电压 V 施加在端子上时，达松瓦尔表两端的电压如下。
因此，该系统的额定电流为 1 mA，额定电压如下。换句话说，该系统线性显示从 0 V 到上述电压的电压。 （每个满量程计数需要不同的电阻。）
② 电路连接
○ 与被测端子并联
○ 始终考虑电压表的内阻 : 注意电压表的内阻非常高
○ 所有并联电阻电压相同
图。 21. 电压表的电路连接
⑷ 电流表
① 施工
图。 22. 电流表构造» 磁芯材料的特性决定了 d’Arsonval 表的额定电流和电压。因此，达松瓦尔计的内阻 Rv 受到限制。因此，电流表的构造方式如上所示。当电压 V 施加在端子上时，达松瓦尔表两端的电压为 V。此外，流过端子的总电流如下。
因此，该系统的额定电压为 50 mV，额定电流如下。换句话说，该系统线性显示从 0 A 到上述电流的电流。 （每个满量程计数需要不同的电阻。）
② 电路连接
○ 打开待测端子，串联电流表
○ 始终考虑电流表的内阻 : 注意，电流表的内阻非常低
○ 所有串联电阻电流相同
图。 22. 电流表的电路连接
⑸ d’Arsonval 仪表的类型
① 数字万用表（DMM）
○ 测量电压、电流、电阻等。
○ 内阻通常为 10 至 11 MΩ
○ LCD 显示屏 : 长时间运行（2,000 小时以上，9V），暗处看不清，响应慢
○ LED 显示： 短时操作，黑暗中也清晰可见，高响应
○ 【使用方法】(https://jb243.github.io/pages/883)
② LRC 仪表
○ 与数字万用表不同，测量电容器和线圈的物理量
○ 电容表 : 测量电容 C，考虑极性。如果电容器劣化，其阻值会下降，可以用常规电阻表检测出来
图。 23. LRC 仪表
○ 电感表
③ 检流计
○ 只有电流流动时针才会移动
④ 示波器
○ 测量电压随时间的变化并将其显示在屏幕上
○ 控制 1： 垂直 ： 调整电压值（位置、伏/格）
○ 控制 2: 水平 : 调整时间轴（位置、秒/格）
○ 控制 3： 触发 ： 检测电压变化
○ 使用方法
⑤ 函数发生器
○ 生成正弦波、方波、三角波等信号
○ 【使用方法】(https://jb243.github.io/pages/909)
⑹ 分辨率和准确度
① 决议
○ 大多数数字万用表可以显示 3 位数字和 1 位小数点（句点）
○ 还提供 3 ½ 位、4½ 位、8½ 位
○ 测量值越小，分辨率越高
○ 示例 ： 1.999 V 以下，分辨率为 0.001 V，2.00 V 以上，分辨率为 0.01 V
② 准确度
○ 普通数字万用表的精度为0.01%至0.5%
○ 高性能数字万用表的精度可低至 0.002%
输入： 2016-01-01 13:11
更新： 2022-09-14 11:41