1.电阻器。 (1)电阻的形成和概念。电阻阻碍或限制电流在电路中的流动。由于所有导体,如铜、银和金,都对电流有阻力,因此可以说所有的电路都有电阻。电阻的计量单位叫欧姆,用希腊字母Ω来表示。 并不是所有的电阻都是有害的。在一个正常的照明灯电路中,灯泡的灯丝通常是唯一可测到的电阻。灯丝的电阻抵抗电流,使灯丝加热到白炽的程度,用于照明,就是对人类有利的。 电阻可以阻滞或限制电流的流动。三个因素可以影响电阻的大小:温度、导体长度和导体材料截面积。
(2)作为元件使用的电阻。由于在大多数情况下导线的电阻都会带来不利影响,因此电子系统通常需要将电路电流限制在一个特定限值内,再根据具体用途将相应类型和大小的电阻作为元件使用。由于电阻尺寸通常很小且不印出或很难看清电阻值,因此通常用色环来表示电阻值。
带有四个色环,其中第一、第二环分别代表阻值的前两位数;第三环代表倍率;第四环代表误差。快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内。
每种颜色都代表一个特定的阻值,因此可以通过计算色环数值总和得到电阻值。电阻上注明的电阻值仅适用于温度为20℃的条件,之所以有这种限制是因为所有材料的电阻都会随温度而变化。
(3)NTC热敏电阻器。非金属物质制成的电阻器具有热敏感特性,因此称为热敏电阻NTC表示“负温度系数”.即电阻值随温度升高而降低。
NTC热敏电阻器在汽车中用于测量温度,例如冷却液、进气、车内和车外温度等。
NTC热敏电阻器见图7.1-4。
(4)PTC热敏电阻器。PTC热敏电阻器的阻值随温度升高而增加,因此,这种热敏电阻器的温度系数称为正温度系数。这表示,该电阻器在低温条件下比高温条件下能够更有效地导电。
PTC热敏电阻器在汽车中用作空调系统内风扇电动机的过载保护装置,也用来控制车外后视镜内的加热电流。例如,PTC热敏电阻器用来监控燃油箱储备量。车外后视镜内加热控制电路见图7.1-5。
(5)LDR光敏电阻器。光敏电阻器是可以在光线影响下改变自身电阻的光敏半导体组件。光敏电阻器在汽车中主要用于车内后视镜自动防眩,两个LDR光敏电阻器可同时测量向行驶方向的入射光线和向其他方向的入射光线,并对它们进行比较。
(6)测量电阻。电阻值用欧姆表测量(万用表的测量电阻挡)。在大多数情况下使用多量程测量仪(万用表),以免出现读数错误和不准确现象。测量电阻时要注意以下几点。
①测量期间不得将待测部件连接在电压电源上,因为欧姆表使用本身的电压电源并通过电压或电流确定电阻值。
②待测部件必须至少有一侧与电路分离,否则并联的部件会影响测量结果。
③极性无关紧要。
2.电容器。
(1)电容器作用。电容器和电阻在汽车中大量使用,汽车上的控制模块都离不开电容。
电容器充满电时不再有电流流过(电流表显示OA),即使之后电压电源仍保持连接状态。
随后电容器阻断直流电流,即电容器电阻变为无限大。
电容器与直流电压电源断开后其仍保持充电状态,即两个金属板之间存在电子差,电容器存储了电能。
电容器是一个能够存储电荷或电能的元件。最简单的电容器由两个对置的金属板和金属板之间的一个绝缘体组成(图7.1-6)。
(2)电容器特性。通过改变开关位置使电容器短路时,放电电流朝反方向流动。直至两个金属板重新为电中性,或电阻内的电能转化为热能时,放电电流停止流动。
①电容器开始充电时的电流较大,而开始时的电压较低或为0。随着电容器充电过程的进行,电流越来越小,电压越来越大。
②电容器充满电时不再有电流经过,电压达到电压电源值。
③电容器开始放电时的电流较大,但与充电时的流动方向相反;电压开始时为最大值，然后随电容器放电而不断降低。电容器完全放电后不再有电流经过,电容器金属板之间没有电势差。如果单位时间内充电和放电过程的数量增加(例如通过施加交流电压),则单位时间内的充电和放电电流数量就会增大,因此单位时间内的电流平均值也会增大。电容器内的电流变大,即电容器电阻明显减小(电容性电抗)。电容器在车辆上作为短时电荷存储器使用,用于电压滤波和减小过压峰值(图7.1-7)。
(3)电容器在汽车上的应用。例如,如图7.1-8所示的汽车车内照明灯关闭延迟电路。
电容器C与继电器的线圈并联在一起。因此,释放开关后仍有电流通过继电器,从而通过照明灯。通过继电器的励磁线圈使电容器放电后,继电器就会关闭照明灯电路,照明灯电流在开关释放后延迟一小段时间才中断。
3.电感器。
(1)汽车线圈和电感元件。在车辆电气系统上线圈有多种用途,例如用作点火线圈、用继电器和电动机内。在车辆电子系统上,线圈用于感应式传感器内,例如曲轴和凸轮轴传感器。但线圈也可以用于输送能量(变压器)或进行过滤(例如分频器)。在继电器内利用线圈的磁力切换开关。
(2)磁力线圈和电磁感应。
①基本线圈是指缠绕在一个固体上的导线,但不一定要有这个固体。它主要用于固定较细的导线。线圈用在变压器、继电器和电动机内。
②有电流经过线圈时,就会产生磁场。线圈将电能存储在磁场中。切断电流时,磁能重新转化为电能。产生感应电压。线圈最重要的物理特性是其电感。但除了电感外，实际线圈还具有其他一些(通常是不希望出现的)特性,例如电阻或电容。通过在线圈中放入一个铁芯可使磁场强度增大1000倍。铁芯不是电路的一部分。带有铁芯的线圈称为“电磁铁”。
③电感原理如下。
简单地说,电感原理与物理学中的惯性原理相似(图7.1-9)电导体或线圈在磁场中移动或磁场强度改变时,导体或线圈内都会产生电压。该过程称为电磁感应,产生的电压称为感应电压。感应电压的大小取决于磁场强度(绕组数量N、电流强度I和线圈结构)。
(3)电感器在汽车上的应用。电感器依据电感原理工作,因此只需要有一个线圈(绕组)和一个变化的磁场即可实现。电感器能够以非接触(因此也不产生磨损)方式测量角度、距离和速度。
例如图7.1-10所示的感应式脉冲传感器—曲轴位置传感器,它用于测量发动机转速，由一个永久磁体和一个带有软铁芯的感应线圈构成。飞轮上装有一个齿圈作为脉冲传感器。在感应式传感器与齿圈之间只有个很小的间隙。经过线圈的磁流情况取决于传感器对面是间隙还是轮齿。轮齿将散乱的磁流集中起来,而间隙则会削弱磁流。飞轮及齿圈转动时,就会通过各个轮齿使磁场产生变化。
磁场变化时在线圈内产生感应电压。每个单位时间内的脉冲数量是衡量飞轮转速的标准。控制单元也可以通过已知的齿圈齿隙确定发动机的当前位置。通常使用60齿距的脉冲信号轮,缺少一个或两个轮齿的部位(齿隙)定为基准标记。
4.二极管。
(1)普通二极管。普通二极管是一种由两种不同半导体区域(即P层和N层)构成的电子元件。使用塑料或金属外壳对半导体晶体进行保护,以免受到机械损伤。两种半导体层与外部通过电气连接。P层形成阳极,而N层形成阴极,构成PN结。二极管结构和电路符号见图7.1-11。
检查二极管最好的方法是检测二极管的单向导电特性。用万用表检测二极管的电阻如果二极管正极的电阻比较小,反向电阻比较大,说明二极管是良好的;如果二极管正反向电阻都比较大或比较小,那么可以判断二极管是损坏的。
(2)发光二极管。发光二极管(LED)和普通二极管一样,是PN结二极管。当发光极管正向导通时能够发光。
特性:比普通的灯泡发热小,寿命长。以低功率消耗发出亮光。只需较低电压即可工作。
LED在汽车上必须始终与一个串联电阻连接在一起,以便限制经过发光二极管(图7.1-12)的电流。
一个LED的N层掺杂较多时,P层的掺杂只能较少,这样二极管接入流通方向时,电流几乎只通过电子运载。P层内出现空穴与电子结合(复合)的情况时,释放出能量。根据具体半导体材料,这种能量以可见光或红外辐射形式释放出来。由于P层非常薄,因此可能有光线溢出。
(3)光敏二极管。光敏二极管也是PN结二极管(图7.1-13),由半导体和透镜组成。
如果在有光线照射的光敏二极管上加上反向电压,则反向电流就会通过。它的电流强度的化和照在光敏二极管的光线多少成比例。当光敏二极管加上反向电压时,根据它测试的逆向电流的多少就可确定光照量的多少。
(4)稳压二极管。稳压二极管接人阻隔方向。如果在阻隔方向上超过一个特定的电压，电流就会明显提高,二极管即可导电。通过提高掺杂物质可使阻隔层变得很薄,因此电压为1~200V时就会击穿。为了在出现击穿电压时电流迅速升高不会造成二极管损坏,必须通过一个相应的电阻限制电流。稳压二极管在车辆电子系统中用于稳压和限制电压峰值。
5)整流二极管。整流二极管是利用P-N结的单向导电特性,把交流电变成脉动直流电。整流二极管流的电流较大,多数采用面接触材料封装的二极管。另外，整流二极管的参数除前面介绍的几个外,还有最大整流电流,是指整流二极管长时间的工作所允许通过的最大电流值。它是整流二极管的主要参数,是选择整流二极管的主要依据。
(6)晶体管。晶体管是由三个半导体层组成的电子元件,也称为三极管。每个半导体层都各有一个电气接头。根据半导体层的分布方式分为PNP晶体管和NPN晶体管。这三个半导体层及其接头称为发射极(E)基极(B)和集电极(C)。电荷载体从发射极移动到基极(发射出去)并由集电极吸收。因此晶体管有两个P-N结,一个位于发射极与基极之间,另一个位于集电极与基极之间。晶体管的结构见图7.1-14。
