Оснач О.Ф. Товарознавство. Промислове обладнання, прилади, інструменти
Подождите немного. Документ загружается.
51
Розділ 1. Едектронні комплексні вироби
1.8.2. Класифікація мікропроцесорів.
Залежно від функціональних можливостей мікропроцесо
ри поділяють на універсальні та спеціалізовані.
Під універсальним мікропроцесором (інакше мікропроцесо
ром загального призначення) розуміють мікропроцесор, якому
властиві всі особливості центрального процесора. Такі мікроп
роцесори є основою мікроЕОМ, використовуються для вирі
шення широкого кола завдань у системах управління, вимірю
вальних приладах, діагностичних пристроях та ін.
Спеціалізований мікропроцесор розрахований на вузьке зас
тосування, вирішення конкретного завдання й оптимізований
за визначеним параметром.
Мікропроцесорний комплект або набір – це сукупність спец
іально розроблених окремих мікропроцесорних та інших інтег
ральних схем, які сумісні за своїми конструктивнотехнологіч
ними даними, тобто можуть бути зібрані в єдине ціле. Вони
призначені для спільної роботи в мікроЕОМ, мікропроцесор
них системах, мікроконтролерах та ін. Зазвичай до комплекту
входять ВІС; мікропроцесора, пам’яті, вводувиведення інфор
мації, мікропрограмного управління та ін.
Мікропроцесорна система – це зібрана в єдине ціле су
купність взаємодіючих ВІС мікропроцесорного комплекту –
модулів (іноді доповнена ВІС з інших комплектів), організова
на в працюючу систему, тобто обчислювальна або управляюча
система з мікропроцесором у якості вузла обробки інформації.
Система, у якій використовуються два або більше мікропроце
сорів, називається мультимікропроцесорною системою.
Крім розглянутих понять мікропроцесора, мікропроцесор
ного комплекту і мікропроцесорної системи наведемо ще виз
начення мікроЕОМ і мікроконтролера.
На практиці нерідко застосовують функціональний блок,
що містить мікропроцесорний комплект і оформлений конст
руктивно у виді плати. Він може виконувати роль мікроЕОМ,
що вбудовується у вимірювальний прилад або іншу апаратуру
(без джерела живлення, корпусу, пульта управління, перифер
«Товарознавство»
52
ійних вузлів), але не здатної працювати як самостійний, авто
номний пристрій. Такий блок, що виконує функції управління,
називають мікроконтролером. Іноді для скорочення його нази
вають просто контролером.
Класифікуючи мікропроцесорні ВІС за складом функціональ
них блоків і їх внутрішньої організації, можна виділити три гру
пи: однокристальні МП, багатокристальні МП на секційних
мікропроцесорних комплектах ВІС і однокристальні мікроЕОМ.
Однокристальні МП відрізняються фіксованою структурною
розрядністю і системою команд. Для них характерні послідов
на організація обчислювального процесу, послідовний обмін
інформацією із загальною інформаційною магістраллю, що
з’єднує всі внутрішні блоки МП. Розроблювач обчислювальних
пристроїв на однокристальних МП складає програми на основі
фіксованої системи команд конкретного МП і не має можли
вості змінити її.
Таблиця 1.23.
Приклад функціонального набору мікропроцесорного
комплекту БІС із фіксованою системою команд
>+ >+
>+ $$ ;& k. ,
. $,
$, " #.
C #. >+ . #., J
$H&, .
#., J $H&,
, J
$H&, .
, J $H&
>+ >,
, &-
, A/
53
Розділ 1. Едектронні комплексні вироби
У даний час застосовуються тільки однокристальні МП, на
їх основі з удосконаленням технологій мікроелектроніки
збільшувалася розрядність команд і швидкодія МП із перших
МП на 8 розрядів до 64 розрядів і швидкості процесора з 1 мГц
до 1 гГц.
1.8.3. Основні технічні
характеристики мікропроцесорів
Властивості мікропроцесорів можуть бути описані багатьма
характеристиками. До основних з них, якими користуються при
порівнянні і виборі мікропроцесорів, можна віднести:
1. Вид мікропроцесора (універсальний або спеціалізований,
однокристальний або багатокристальний).
2. Технологія виготовлення: рканальна МОП (рМОП),
пканальна МОП (п@МОП), комплементарна МОП (МОП),
кремній на сапфірі, біполярна ТЛ, ТТЛ із діодами Шотки
(ТТЛДШ), інжекційної інтегральної логіки (І
2
Л), еміттернозв’я
заної логіки.
3. Розрядність (4; 8; 16; 32) – довжина інформаційного сло
ва, що може бути одночасно оброблена мікропроцесором. Вона
може бути фіксованою або нарощуваною (у багатокристальних
мікропроцесорів).
4. Ємність пам’яті.
5. Принцип управління: програмне управління з «жорсткою
логікою», мікропрограмне управління (збережена в пам’яті ло
гіка).
6. Швидкодія. У довідниках найбільш часто її характеризу
ють тривалістю виконання однієї операції.
7. Потужність споживання.
8. Живлячі напруги (число рівнів, номінали),
9. Конструктивні дані: габаритні розміри корпусу, число
виводів.
10. Умови експлуатації (інтервал робочих температур,
відносна допустима вологість повітря, вібраційні навантажен
ня та ін.).
«Товарознавство»
54
11. Надійність.
12. Вартість.
Максимальна ємність пам’яті сучасних МП складає декіль
ка сотень Мбайт.
Потужність розсіювання є параметром, що залежить від тех
нології виконання МП, ступеня інтеграції елементів на кристалі
та топології схеми. Даний параметр впливає на тепловий режим
експлуатації й у підсумку на надійність МП.
Повна мікропроцесорна система, що включає мікропроце
сор, пам’ять, порти введеннявиведення, називається мікроком
п’ютером або мікро@ЕОМ.
Прикладом застосування мікропроцесорів у приладобуду
ванні служить виконаний на базі мікропроцесора цифровий
вольтметр. Зовнішніми пристроями введення цього приладу є
аналогоцифровий перетворювач і селекторні перемикачі діапа
зонів і функцій; зовнішнім пристроєм виводу служить цифро
вий індикатор. Базова мікроЕОМ залишається при цьому не
змінною незалежно від того, чи застосовується вона у
калькуляторі чи у вольтметрі.
Контрольні питання
1. Що відноситься до електронних комплектувальних ви
робів?
2. Наведіть класифікацію електронних комплектувальних
виробів.
3. Визначте призначення резисторів, умови постачання та
наведіть їх класифікацію та основні електричні параметри.
4. Визначте поняття, види, призначення, основні парамет
ри електронних конденсаторів.
5. Наведіть приклади маркірування конденсаторів.
6. Визначте види та призначення електронних та електрон
нопроменевих приладів.
7. Назвіть параметри та розкрийте принципи позначення
електроннопроменевих трубок.
55
Розділ 1. Едектронні комплексні вироби
8. Наведіть класифікацію та визначте призначення іонних
приладів.
9. Наведіть класифікацію та призначення напівпровіднико
вих приладів.
10. Визначте, що таке діоди, наведіть їх класифікацію та по
значення.
11. Визначте, що таке транзистори, наведіть класифікацію та
позначення транзисторів.
12. Визначте, що таке тиристори. Назвіть характеристику та
позначення тиристорів.
13. Визначте, що таке інтегральні мікросхеми, їх позначен
ня і функціональна класифікація.
14. Визначте, що таке мікропроцесор. Назвіть класифікацію
та основні технічні характеристики мікропроцесорів.
56
Розділ 2
ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ
2.1. Загальні відомості про електричні машини
2.1.1. Поняття про електричні машини
Прогрес сучасної науки і техніки нерозривно пов’язаний із
застосуванням електричної енергії в різних виробничих проце
сах і пристроях.
Електричні машини широко застосовують на електричних
станціях, у промисловості, на транспорті, в авіації, у системах
автоматичного регулювання і управління, у побуті. Вони пере
творюють механічну енергію в електричну і, навпаки, електрич
ну енергію в механічну. Машина, що перетворює механічну енер
гію в електричну, називається генератором. Перетворення
електричної енергії в механічну здійснюється двигуном. Будьяка
електрична машина може бути використана як генератором, так
і двигуном. Ця властивість змінювати напрямок енергії, що пе
ретворюється нею, називається оборотністю машини. Електрич
на машина може бути також використана для перетворення елек
тричної енергії одного роду струму (частоти, числа фаз змінного
струму, напруги постійного струму) в енергію іншого роду стру
му. Такі електричні машини називаються перетворювачами.
Електричні машини застосовують у всіх галузях промисло
вості. Внаслідок цього існує велика їх різноманітність. Вони
розрізняються за принципом дії, потужністю, частотою обертан
ня й іншими ознаками. Широкому поширенню електричних
машин сприяють їх високий ККД, зручність обслуговування і
простота управління.
Електричні машини діляться на машини постійного струму
і машини змінного струму. Машини змінного струму можуть
бути синхронними і асинхронними, однофазними і багатофаз
ними. Найбільш широке застосування знайшли трифазні син
хронні й асинхронні машини, а також колекторні машини
57
Розділ 2. Електричні машини
змінного струму, що дозволяють здійснювати економічне регу
лювання частоти обертання в широких межах.
Принцип дії електричної машин заснований на використанні
законів електромагнітної індукції й електромагнітних сил. У ре
зультаті взаємодії струму в провіднику з магнітним полем полюсів
магнітів створюється електромагнітна сила, ця сила буде спрямо
вана назустріч силі, що переміщає провідник у магнітному полі.
Для збільшення електрорушійної сили і електромагнітних
сил електричні машини мають обмотки, що складаються із ве
ликої кількості провідників, що з’єднуються між собою так, щоб
електрорушійні сили у них мали однаковий напрямок і підсу
мовувалися за значенням [двигун].
У провіднику електрорушійна сила буде індукована також
і в тому випадку, коли провідник непорушний, а переміщаєть
ся магнітне поле полюсів [генератор].
2.1.2. Класифікація електричних машин
Електричні машини класифікують за такими ознаками:
принципом дії і призначенням – на генератори, двигуни,
перетворювачі й електромеханічні перетворювачі сигналів;
характером виконання функцій – виконавчі двигуни, та
хогенератори, поворотні трансформатори, електромашини
синхронного зв’язку (сельсини), лінійні двигуни, електро
машини подвійного живлення, мікродвигуни загального
застосування та ін.;
родом струму, що генерується або споживається – пост
ійного (колекторні, вентильні) і змінного (асинхронні та
синхронні);
потужністю – мікромашини (до 500 Вт), малої (0,510 кВт),
середньої (10200 кВт) і великої потужності (200 кВт і більше);
конструкцією – із фазовим і короткозамкнутим ротором;
формою виконання і побудовою з позначенням: Е – без
підшипників і вала, Щ – із щитовими підшипниками,
ЩС – із щитовими і стояковими, С – із стояковими, Ф –
із фланцевим кріпленням, В – із вертикальним валом, А –
спарені машини, О – машини, що обдуваються, П – із
«Товарознавство»
58
підвищеним пусковим моментом, С – із підвищеним ков
занням, В – машини, що вбудовуються, К – з фазовим ро
тором, Т – для текстильної промисловості, Л – полегшені;
характером зміни навантаження і режимом роботи
тривалого, короткочасного і повторно – короткочасного;
способом збудження – із незалежним і самозбудженням
(паралельним, послідовним і змішаним);
залежно від вимог до захисту машин від впливу зовнішньо@
го середовища – відкриті, захищені, водозахищені, закриті,
вибухобезпечні, герметичні.
До підгрупи електротехнічних машин відносяться також
статичні електромагнітні пристрої – електричні трансформато
ри, оскільки фізичні явища, що протікають у них, відповідають
природі електромагнітних процесів.
На рис. 2.1 наведена класифікація електричних машин за
різними ознаками.
Рис. 2.1. Класифікація електричних машин
; "
.$
; "
$
$ F
$ F
+
$
O
$
O $
O $
#
A! #-
. "
$ ’&
()
%$
/ '
!'&
/
!'&
/
!'&
/ "
!'&
%$
"-
K;
/ '
!'&
/
!'&
/
!'&
/ "
!'&
$
D%L: OjLL
59
Розділ 2. Електричні машини
1
5
3
4
2
Рис. 2. 2. Генератор постійного струму
1 – північний полюс магніту, 2 – південний полюс магніту,
3 – рамка, 4 – колектор, 5 – зовнішнє коло
При обертанні рамки в полі магніту в ній індукується змінна
ЕРС, що створює змінний струм у рамці. За допомогою колек
тора змінна ЕРС, що індукується у рамці, випрямляється, і в
зовнішньому колі створюється постійний за напрямком струм.
Для практичних цілей такі генератори не підходять, тому що
від них неможливо одержати якунебудь значну електроруш
ійну силу, а отже, і необхідну потужність. Тому в генераторах,
як правило, застосовуються електромагніти, що створюють
сильний магнітний потік.
Генератор постійного струму складається з таких основних
частин: магнітної системи, якоря з робочою обмоткою, колекто
ра, щіток із щіткотримачами і допоміжними частинами (рис. 2.2.).
Магнітна система (нерухома частина, яка призначена для
створення головного магнітного поля) генератора необхідна для
створення необхідного магнітного потоку і складається з по
люсних сердечників, полюсних котушок (котушок збудження)
і станіни.
Магнітна система генератора постійного струму залежно від
потужності виготовляється з різною кількістю полюсів. Генера
тори невеликої потужності виготовляють двополюсними, а ге
нератори великої потужності — багатополюсними, тому що за
«Товарознавство»
60
інших рівних умов електрична потужність генератора зростає
зі збільшенням кількості його полюсів.
Станина генератора представляє собою його загальний
кістяк, до якого кріпляться полюсні сердечники (полюси) для
створення головного магнітного поля. Станина виготовляється
з м’якої литої сталі, яка має хорошу магнітну проникність і знач
ний залишковий магнетизм.
Якір – це обертова частина генератора, в якій індукується
електрорушійна сила (ЕРС). Якір складається із зубцюватого
сердечника, обмотки, укладеної в його пазах, і колектора, насад
женого на вал якоря. Якір генератора служить одночасно як для
розміщення на ньому обмотки, так і для зменшення опору маг
нітного ланцюга генератора (рис.2.2).
У генераторах постійного струму застосовуються два типи
якірних обмоток: петльова (або паралельна) обмотка і хвиляс
та (або послідовна) обмотка. Хвиляста обмотка відрізняється від
петльової тим, що кожна секція з’єднується з іншою, наступною
по ходу, обмоткою, розташованою під наступною парою по
люсів, у той час як у петльовій обмотці секція з’єднується з
іншою, наступною по ходу обмоткою, розташованою під тією ж
парою полюсів. Хвиляста обмотка застосовується в якорях ба
гатополюсних машин.
Щітки служать для відводу (зняття) ЕРС, створюваної гене
ратором. Виготовляються щітки з пресованого вугілля. Робоча
поверхня щіток точно притирається (пришліфовується) до по
верхні колектора. Притерті до колектора щітки вставляються в
спеціальні обойми, які називаються щіткотримачами. Призначен
ня щіткотримачів із пружинами – утримувати щітки в правиль
ному положенні і притискати їх до поверхні колектора.
Колектор – це пристрій, який дозволяє здійснювати безпе
рервне перетворення змінного струму в постійний (переклю
чення напрямів струму в рамці для її безперервного руху). За
конструкцією колектор – це порожнистий циліндр, зібраний із
ізольованих одна від одної мідних пластин.
Щоб привести магнітну систему генератора у робочий стан,
необхідно викликати в ній сильний магнітний потік. Процес