Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Элементная база биотехнических систем. Назначение, маркировка
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) Кафедра «Биомедицинская инженерия» УТВЕРЖДАЮ Первый проректор- проректор по учебной работе ______________ Е.А. Кудряшов «____»_______________2011г. Введение в направление подготовки Методические указания к лабораторным работам для студентов направлений подготовки 201000 и 200100
Курск-2011 УДК 681.324
Составители: Н.А. Кореневский
Рецензент Доктор технических наук, профессор А.А. Бурмака Введение в направление подготовки [Текст]: методические указания к лабораторным работам / Юго-Зап. гос. ун-т.; сост.: Н.А. Кореневский, Курск, 2011.: ил.36, табл. 7, прилож.2. Библиогр.: с. 70.
Рассматриваются вопросы изучения элементной базы радиоэлектроники, изготовления печатных плат для простейших электронных схем, их монтаж и проверка работоспособности с помощью электронных осциллографов. Приобретаются навыки в проведении компьютерного тестирования человека. Предназначены для бакалавров, обучающихся по направлениям 201000 «Биотехнические системы и технологии», 200100 «Приборостроение». Содержание Введение. 4 Лабораторная работа №1. 5 Элементная база биотехнических систем. Назначение, маркировка. 5 Лабораторная работа №2. 38 Проверка исправности радиоэлементов мультитестером.. 38 Лабораторная работа №3. 45 Монтаж и демонтаж электронных узлов и блоков. 45 Лабораторная работа №4. 53 Изучение принципов работы и измерений с помощью осциллографов. 53 Лабораторная работа №5. 61 Сборка и проверка работоспособности простейших электронных блоков 61 Лабораторная работа №6. 66 Исследование психических свойств человека с помощью компьютерных тестов 66 Приложение Д.. 67 Приложение Т.. 69 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 70
Введение
Предлагаемое методическое пособие ориентировано на закрепление таких структурных компонентов, как уметь и владеть навыками работы с радиоэлектронными компонентами, с простейшими электронными схемами, использовать в своей работе электронные осциллографы, а также уметь проводить оценку человека – оператора биотехнических систем, с помощью компьютерных тестов. Выполнение этих работ способствует формированию мотивации к будущей профессиональной деятельности. Лабораторная работа №1 Элементная база биотехнических систем. Назначение, маркировка 1. Цель работы: научить студентов по внешнему виду и маркировке определять тип и назначение элементов, а также определять их характеристики. В результате выполнения лабораторной работы студент должен овладеть следующей структурной составляющей в рамках компетенции ПК-3: Уметь: по внешнему виду, маркировке и надписям определять тип и назначение элементов, а также определять их характеристики. Владеть: приемами маркировки электронных компонентов радиотехнических систем.
Информационные материалы к занятию Резисторы Определение и классификация резисторов Резистором называется пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), предназначенный для создания в электрической цепи требуемой величины сопротивления, обеспечивающей перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы. Выпускаемые отечественной промышленностью резисторы классифицируются по различным признакам. В зависимости от характера изменения сопротивления резисторы разделяют на постоянные — значение сопротивления фиксировано; переменные — с изменяющимся значением сопротивления. В зависимости от назначения резисторы делятся на общего назначения и специальные (прецизионные, сверхпрецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высокомегаомные). Резисторы общего назначения используются в качестве нагрузок активных элементов, поглотителей, делителей в цепях питания, элементов фильтров, шунтов, в RC — цепях формирования импульсных сигналов и т. д. Диапазон номинальных сопротивлений этих резисторов 1 Ом... 10 МОм, номинальные мощности рассеяния — 0, 125...100 Вт. Допускаемые отклонения сопротивления от номинального значения ±1, ±2, ±5, ±10, ±20% Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы отличаются высокой стабильностью параметров и высокой точностью изготовления (допуск ±0, 0005...0, 5%). Данные резисторы применяются в основном в измерительных приборах, системах автоматики, счетно-решающих устройствах. Диапазон этих резисторов значительно шире, чем резисторов общего назначения. Высокочастотные резисторы отличаются малыми собственными индуктивностью и емкостью и предназначены для работ в высокочастотных цепях, кабелях и волноводах. Высоковольтные резисторы рассчитаны на работу при больших (от единиц до десятков киловольт) напряжениях. Высокомегаомные резисторы имеют диапазон номинальных сопротивлений от десятков мегаом до единиц тераом. Высокомегаомные резисторы применяются в цепях с рабочим напряжением до 400 В и обычно работают в режиме малых токов. Мощности рассеяния их невелики (до 0, 5 Вт). В зависимости от способа защиты от внешних факторов резисторы делятся на неизолированные, изолированные, герметизированные и вакуумные. Неизолированные резисторы с покрытием или без него не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Изолированные резисторы имеют изоляционное покрытие (лак, компаунд, пластмасса) и допускают касание корпусом шасси и токоведущих частей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Герметизированные резисторы имеют герметичную конструкцию корпуса, которая исключает влияние окружающей среды на его внутреннее пространство. Герметизация осуществляется с помощью опрессовки специальным компаундом. Вакуумные резисторы имеют резистивный элемент, помещенный в стеклянную вакуумную колбу. По способу монтажа резисторы подразделяются на резисторы для навесного и печатного монтажа, для микромодулей и интегральных микросхем. По материалу резистивного элемента резисторы делятся на проволочные, непроволочные, металлофольговые. Проволочные — резисторы, в которых резистивным элементом является высокоомная проволока (изготавливается из высокоомных сплавов: константан, нихром, никелин). Непроволочные — резисторы, в которых резистивным элементом являются пленки или объемные композиции с высоким удельным сопротивлением. Металлофольговые — резисторы, в которых резистивным элементом является фольга определенной конфигурации. Непроволочные резисторы можно разделить на тонкопленочные (толщина слоя в нанометрах), толстопленочные (толщина в долях миллиметра), объемные (толщина в единицах миллиметра). Тонкопленочные резисторы подразделяются на металлодиэлектрические, металлоокисные и металлизированные с резистивным элементом в виде микрокомпозиционного слоя из диэлектрика и металла, или тонкой пленки окиси металла, или сплава металла; углеродистые и бороуглеродистые, проводящий элемент которых представляет собой пленку пиролитического углерода или борорганических соединений. К толстопленочным относят лакосажевые, керметные и резисторы на основе проводящих пластмасс. Проводящие резистивные слои толстопленочных и объемных резисторов представляют собой гетерогенную систему (композицию) из нескольких фаз, получаемую механическим смещением проводящего компонента, например графита или сажи, металла или окисла металла, с органическими или неорганическими наполнителями, пластификаторами или отвердителем. После термообработки образуется монолитный слой с необходимым комплексом параметров. В объемных резисторах в качестве связующего компонента используют органические смолы или стеклоэмали. Проводящим компонентом является углерод. В резистивных керметных слоях основным проводящим компонентом являются металлические порошки и их смеси, представляющие собой керамическую основу с равномерно распределенными частицами металла.
МЛТ, ОМЛТ
Конденсаторы Маркировка конденсаторов Маркировка конденсаторов может быть либо буквенно-цифровая, содержащая сокращенное обозначение вышеперечисленных параметров, либо цветовая. Кодированное обозначение номинальных емкостей состоит из двух или трех цифр и букв. Буква кода является множителем, составляющим значение емкости (табл. 1.3), и определяет положение десятичной дроби. Допускаемое отклонение величины емкости в процентах от номинального значения указывают теми же буквами, что и допуски на сопротивление резисторов, однако, с некоторыми дополнениями. Кодированные значения допустимых отклонений от номинальной емкости приведены в табл. 1.3. для конденсаторов емкостью менее 10пФ допускаемое отклонение устанавливается в пикофарадах:
Таблица 1.3 Кодированное обозначение номинальной емкости и допуска
Примечание. В скобках указано старое обозначение допуска.
Температурные коэффициенты емкости кодируются по правилам, приведенным в таблице 1.4.
Таблица 1.4 Цветовая и кодовая маркировка температурного коэффициента емкости (ТКЕ) керамических и стеклянных конденсаторов
Для конденсаторов с нелинейной зависимостью емкости от температуры температурную стабильность емкости конденсатора характеризуют относительным изменением емкости при переходе от нормальной температуры (20 ± 5 º С) к предельным значениям рабочей температуры (табл. 1.5). Таблица 1.5 Цветовая и кодовая маркировка допуска керамических конденсаторов с ненормируемым ТКЕ
Кодирование номинальных напряжений конденсаторов производится в соответствии с информацией, приведенной в таблице 1.6.
Таблица 1.6 Кодированное обозначение номинальных напряжений конденсатора
Конденсаторы маркируются кодом в следующем порядке: - номинальная емкость; - допускаемое отклонение емкости; - ТКЕ и (или) номинально напряжение. Приведем примеры кодированной маркировки конденсаторов. Сокращенная буквенно-цифровая маркировка на конденсаторе 33pKL обозначает номинальную емкость 33 пФ с допускаемым отклонением ± 10% и температурной нестабильностью группы М75 (75× 10-6 º С). Надпись m10SF обозначает 100мкФ с допуском –20...+50% и номинальным напряжением 20В. Номинальная емкость 150 пФ может обозначаться 150р или n15; 4700 пФ – 4n7; 0, 15 мкФ – m15; 2, 2 мкФ – 2m2. Номинальная емкость зарубежных конденсаторов часто кодируется тремя или четырьмя цифрами, последняя из которых обозначает число нулей в значении емкости в пикофарадах. Например, код 391 обозначает 390 пФ; 132 – 1300 пФ (1, 3 нФ); 473 – 47000 пФ (47 нФ); 1623 – 162000 пФ (нФ); 154 – 150000 (0, 15 мкФ); 105 – 100000 пФ (1 мкФ). Номинальная емкость конденсаторов до 99 пФ обозначают двумя подчеркнутыми цифрами. Емкость конденсаторов то 0, 001 мкФ до 0, 9 мкФ иногда обозначают десятичной дробью без первого нуля. Например, код.001 обозначает 0, 001 мкФ; .02 – 0, 02 мкФ. За рубежом в качестве разделителя десятичной дроби применяется не запятая, а точка. Цветовая кодировка применяется для маркировки номинальной емкости, допускаемо отклонения емкости, номинального напряжения до 63 В (табл. 1.7) и группы ТКЕ (табл. 1.4). Маркировку наносят в виде цветных точек или полосок.
Таблица 1.7 Цветовые коды для маркировки конденсаторов
Диоды Маркировка диодов Для обозначения различных диодов используется специальный буквенно-цифровой код (рис 1.10). Первый элемент (цифра или буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, второй (буква) – подкласс приборов, третий (цифра) – основные функциональные возможности прибора, четвертый – число, обозначающее порядковый номер разработки, пятый элемент – буква – определяет классификацию приборов, изготовляемых по единой технологии. Например, диод 2Д204 – кремниевый выпрямительный диод с постоянным и средним значением тока 0, 3...10 А, номер разработки 0, 4, группа В.
Рис. 1.10 Обозначения полупроводниковых диодов
Применяется также цветовая маркировка в виде точек и колец различного типа. Этот тип маркировки с соответствующими рисунками приведен в приложении Д.
Транзисторы Маркировка транзисторов
При обозначении различных типов транзисторов используют буквенно-цифровой код. Первый элемент (цифра или буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, из которого изготовлен транзистор, второй элемент (буква) определяет подкласс (группу) транзисторов, третий (цифра) – основные функциональные возможности транзистора, четвертый – число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа транзисторов, пятый элемент – буква – условно определяет классификацию по параметрам транзисторов, изготовляемых по единой технологии (1.14).
Рис. 1.14 Схема обозначения транзисторов
Подробно маркировка, конструкции и расположение выводов по конкретным типам транзисторов приведены в приложении Т.
Порядок выполнения работы
3.1 Ознакомьтесь с информационными материалами к работе. 3.2 Из заданного набора радиоэлементов произведите сортировку сопротивлений, конденсаторов, диодов и транзисторов. 3.3 По имеющейся маркировке определите тип, параметры и номинальные значения (если они имеются на маркировке) всех заданных радиоэлементов. 3.4 У диодов и транзисторов по их рисунку определите электроды (у диодов – анод, катод; у транзисторов – эмиттер, база, коллектор).
Вопросы для самоконтроля
4.1 Дайте определение резистора и расскажите об их классификационных признаках. 4.2 Как производится маркировка резисторов и как по ней определить их параметры? 4.3 Как изображают различные типы резисторов на схемах? 4.4 Назовите основные электрические параметры резисторов. 4.5 Дайте определение конденсатора и расскажите об их классификационных признаках. 4.6 Как производится маркировка конденсаторов и как по ней определить их параметры? 4.7 Как изображают различные типы конденсаторов на схемах? 4.8 Назовите основные электрические параметры конденсаторов. 4.9 Дайте определение диода и расскажите об их классификационных признаках. 4.10 Как производится маркировка диодов и как по ней определить их параметры? 4.11 Как изображают различные типы диодов на схемах? 4.12 Назовите основные электрические параметры диодов. 4.13 Дайте определение транзистора и расскажите об их классификационных признаках. 4.14 Как производится маркировка транзисторов и как по ней определить их параметры? 4.15 Как изображают различные типы транзисторов на схемах? 4.16 Назовите основные электрические параметры транзисторов.
Лабораторная работа №2 Контроль исправности диодов
Наличие источника постоянного тока в мультитестере позволяет проверить работоспособность диода, который при подключении в прямом направлении проводит электрический ток, а при подключении в другом направлении его не проводит (размыкает цепь) (рис. 2.3).
Рис. 2.3 Схема контроля диода
При включении диода в прямом направлении (плюс источника питания подключен к аноду диода) диод обладает малым сопротивлением (единицы Ом), что будет зафиксировано мультиметром. При включении в обратном направлении (пунктир на рис. 2.3) прибор покажет большое сопротивление. Это свидетельствует об исправной работе прибора. Если при проверке диода его сопротивление мало в обоих направлениях, это говорит о неисправности типа короткое замыкание (пробой диода). Если при проверке диода его сопротивление велико (мегаомы) в обоих направлениях, это говорит о неисправности типа разрыв цепи. Мультитестер, включенный в режим омметра, может быть использован для определения вывода диода, подключенного к аноду и(или) катоду. Для этого необходимо знать, к какому проводу мультитестера подключен, например, плюс его внутреннего источника питания. Если заранее не известно, к какой клемме мультитестера подключены выводы внутреннего источника питания, то можно проверить это с помощью диода с известным заранее расположением анода и катода относительно выводов диода, учитывая, что р-область диода соответствует его аноду (+), а n-область катоду (–).
Порядок выполнения работы 3.1 Получите у преподавателя набор радиоэлементов (резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы). 3.2 Изучите ручки управления мультитестера и выберите режим измерения сопротивлений. 3.3 Проверьте исправность всех выданных Вам элементов, дополнительно у диодов установив вывод его анода, а у транзисторов уточните их тип. Сверьте Ваши выводы с данными справочников.
Вопросы для самоконтроля
4.1 Почему метод измерения сопротивлений относится к косвенным методам? 4.2 Какие типы неисправностей могут контролироваться мультитестером в режиме омметра? 4.3 Как проверить работоспособность резисторов, конденсаторов, диодов и транзисторов омметром? 4.4 Как с помощью диода с известным расположением его выводов проверить полярность подключения внутреннего источника питания к клеммам мультитестера? 4.5 Как с помощью омметра определить тип транзистора и расположение его выводов? Лабораторная работа №3 Порядок выполнения работы 3.1 Получите у преподавателя печатную плату электронного блока и проведите демонтаж и монтаж радиоэлементов, указанных преподавателем. 3.2 В соответствии с Вашим номером выберите вариант схемы электрической принципиальной. 3.3 По справочнику радиоэлементов определите их габариты, размеры и выберите способ закрепления на печатной плате. 3.4 На миллиметровой бумаге нарисуйте контактные площадки и соединительные проводящие полосы. 3.5 С миллиметровой бумаги переведите чертеж на фольгированный гетинакс, предварительно просверлив контактные отверстия. 3.6 Выполните травление печатной платы и ее подготовку к монтажу радиоэлементов. 3.7 Получите у преподавателя требуемый набор радиоэлементов и выполните монтаж печатной платы.
Примечание: за выполнение п. 3.5 и 3.6 назначаются дополнительно премиальные 3 балла, а за выполнение п. 3.7 еще 5 баллов. Варианты заданий. Вариант 1
Вариант 2
Вариант 3
Вариант 4 Вариант 5
Вариант 6
Вариант 7
Вариант 8
Вариант 9
Лабораторная работа №4 Порядок выполнения работы
3.1 Изучите инструкцию и панель осциллографа. 3.2 Найдите на панели все описанные в информационных материалах ручки и переключатели управления. 3.3 Узнайте у преподавателя характеристики сигнала генератора и установите ручки управления и переключатели в соответствующее положение. 3.4 Включите осциллограф и подключите его вход Y к выходу генератора. Наблюдайте исследуемый сигнал на экране ЭЛТ и зарисуйте его на миллиметровой бумаге. 3.5 По сетке прибора и установкам ручек осциллографа определите параметры исследуемого сигнала. 3.6 Изменяя установки коэффициента усиления и времени развертки в большую и меньшую сторону, наблюдайте изменения сигнала на экране ЭЛТ. Пересчитайте параметры сигнала для различных установок ручек управления.
4. Контрольные вопросы
4.1 Нарисуйте функциональную схему осциллографа и объясните назна чение каждого его блока. 4.2 Как устроена, работает и управляется электронно-лучевая трубка? 4.3 Для чего реализуется гашение обратного хода луча? 4.4 Как осуществляется синхронизация развертки и наблюдаемого сигнала? Для чего нужна синхронизация? 4.5 Как осуществляется фокусировка ЭЛТ? 4.6 Перечислите основные ручки и переключатели управления осциллографом и объясните принципы управления. 4.7 Что такое ждущая развертка, как она реализуется и для чего используется? Лабораторная работа №5 Порядок выполнения работы
3.1 В подгруппах по два человека каждая определите, кто из подгруппы собирает схему усилителя, а кто генератора. 3.2 Получите у преподавателя набор сопротивлений, конденсаторов и транзисторов. Пользуясь указанием преподавателя по номиналам сопротивлений и способу монтажа радиоэлементов, выполните монтаж. 3.3 Подключите выход генератора к осциллографу и измерьте с его помощью параметры генерируемого сигнала. Измените положение движка переменного резистора R3 и наблюдайте тенденцию изменения амплитуды осциллограммы. 3.4 Измените номиналы сопротивления R и наблюдайте изменение частоты исследуемого сигнала. 3.5 Подключите выход генератора ко входу усилителя и наблюдайте осциллограммы на выходе усилителя. 3.6 Измените сопротивление R1 усилителя на 2 номинала, полученных от преподавателя. Наблюдайте изменения осциллограммы.
4. Контрольные вопросы 4.1 Дайте определение усилителя. 4.2 Расскажите о назначении элементов усилителя, изображенного на рис. 5.2. 4.3 Расскажите о способе перевода усилителя в режим генератора. Лабораторная работа №6 Порядок выполнения работы 3.1 Ознакомьтесь с содержанием тестов, заданных преподавателем по вариантам заданий к практическому занятию № 5. 3.2 Проведите компьютерное тестирование студентов из списка Вашей группы. 3.3 Выполните описание характеристик психических свойств тестируемых.
4. Контрольные вопросы Лабораторная работа закрепляет навыки, сформированные при выполнении практического занятия №5 и содержит те же контрольные вопросы, что и в соответствующем практическом занятии. Приложение Д Цветовая маркировка выпрямительных и импульсных диодов Параметры выпрямительных и импульсных диодов
Параметры стабилитронов и стабисторов
Приложение Т Параметры отечественных биполярных транзисторов
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Гусев, В.Г. Получение информации о параметрах и характеристиках организма и физические методы воздействия на него [Текст] учеб. пособие/ В.Г. Гусев. М.: Машиностроение, 2004. 597 с. 2. Клаассен, К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. / К.Б. Клаассен. Москва: Постмаркет, 2000. – 352 с. 3. Кореневский, Н.А. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы [Текст]: Учебник / Н.А. Кореневский, Е.П. Попечителев, С.П. Серегин. Курск. гос. техн. ун-т. – Курск: ОАО «ИПП «Курск», 2009. – 986 с. 4. Кореневский, Н.А. Узлы и элементы медицинской техники [Текст]: учебное пособие / Н.А. Кореневский, Е.П. Попечителев. Курск. гос. тех. ун-т. Курск, 2009: 426 с. 5. Петухов, В.М. Полупроводниковые приборы. Транзисторы. Дополнение второе [Текст]: Справочник. / В.М. Петухов. М.: Рикел, Радио и связь, 1995 – 288 с. 6. Практикум по инженерной психологии и экономике: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / С.К. Сергиенко, В.А. Бодров, Ю.Э. Писаренко и др.; Под. Ред. Ю.К. Стрелкова. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 400 с. 7. Акимов, Н.Н. Резистор, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок – Мн.: Беларусь, 1994. – 591 с. 8. Телешевский, Б.Е. Измерения в электро- и радиотехнике: Учеб. для средн. проф.-техн. училищ / Б.Е. Телешевский – М.: Высш. шк., 1984. – 207 с.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) Кафедра «Биомедицинская инженерия» УТВЕРЖДАЮ Первый проректор- проректор по учебной работе ______________ Е.А. Кудряшов «____»_______________2011г. Введение в направление подготовки Методические указания к лабораторным работам для студентов направлений подготовки 201000 и 200100
Курск-2011 УДК 681.324
Составители: Н.А. Кореневский
Рецензент Доктор технических наук, профессор А.А. Бурмака Введение в направление подготовки [Текст]: методические указания к лабораторным работам / Юго-Зап. гос. ун-т.; сост.: Н.А. Кореневский, Курск, 2011.: ил.36, табл. 7, прилож.2. Библиогр.: с. 70.
Рассматриваются вопросы изучения элементной базы радиоэлектроники, изготовления печатных плат для простейших электронных схем, их монтаж и проверка работоспособности с помощью электронных осциллографов. Приобретаются навыки в проведении компьютерного тестирования человека. Предназначены для бакалавров, обучающихся по направлениям 201000 «Биотехнические системы и технологии», 200100 «Приборостроение». Содержание Введение. 4 Лабораторная работа №1. 5 Элементная база биотехнических систем. Назначение, маркировка. 5 Лабораторная работа №2. 38 Проверка исправности радиоэлементов мультитестером.. 38 Лабораторная работа №3. 45 Монтаж и демонтаж электронных узлов и блоков. 45 Лабораторная работа №4. 53 Изучение принципов работы и измерений с помощью осциллографов. 53 Лабораторная работа №5. 61 Сборка и проверка работоспособности простейших электронных блоков 61 Лабораторная работа №6. 66 Исследование психических свойств человека с помощью компьютерных тестов 66 Приложение Д.. 67 Приложение Т.. 69 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 70
Введение
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-31; Просмотров: 792; Нарушение авторского права страницы