❶ 哪位大神能幫我分析一下這個電路圖,要有具體的分析,這是一個魚塘天熱缺氧自動增氧的電路圖!!
這個電路由4部分組成,第一部分(右側)是電源,220V電源電壓由C4和R11組成的降壓電路降壓後經6V穩壓二極體穩壓,C3濾波,供給以前3級電路工作電源。VD3為保護二極體。
220V的另一路由可控硅控制導通和斷開提供220V電動機M的電源。
右側HFC520是功放IC,從前級R9電阻直接耦合過來的音頻脈沖信號,經該集成電路放大後,由功率放大管9013推動揚聲器發聲。實現音頻聲音報警。利用VD1、VD2的結壓降,將6V電壓降為4.6V,供給HFC520集成電路工作電源。
IC2是時基電路555集成塊。由它產生一定頻率的脈沖脈沖信號,由3腳輸出,一路由R8控制可控硅導通角,使可控硅導通,電機旋轉,帶動增氧機工作,另一路由R9經低放。功放做聲音報警。
2、6腳下邊的電解電容C1,10微法為脈沖定時電容,和電阻R6、R7供電決定脈沖的頻率。
IC1CA741,是溫度和壓力的變換和撿拾電路。IT是熱敏電阻,由R1和RP1組成靈敏度調節電路。該信號的電壓幅度送入CA741,放大整形由6腳輸出,到555的4腳,控制振盪幅度和頻率。從而間接控制了電機轉速,調整供氧的多少,以適應魚類的生長。R2、R3是3腳的工作點電阻。
以上是自動增氧機解說。完畢,希望對你有幫助。
❷ 電子冰箱除臭原理及電路圖詳細介紹
傳統的冰箱「除臭器」是利用活性炭的多孔吸附作用吸附冰箱中的異味。這種除臭器既無殺菌作用,且需經常更換活性炭或整個製成品,使用很不方便而且增加經濟上的支出。這里介紹一種能夠自動驅除冰箱異味的電子除臭器,它是利用電暈放電使空氣電離,產生大量的空氣負離子(主要是負離子)和一定數量的臭氧,擴散後能迅速除去臭味而保持食品的原有風味,防止交叉串味。同是臭氧是一種強氧化劑,具有極強的滅菌、消毒功能,而負氧離子還能抑制蔬菜、水果內部的生化過程,起到一定的保鮮作用。該電子除臭器集除臭、滅菌、保鮮等功能於一體,具有電路簡潔、使用方便、耗電極省(約1W)等特點,因此,非常適合業余愛好者製作使用,也可供小家電生產廠家參考。
工作原理
該裝置主要由光控、延時電路和負離子發生器兩部分組成,電路見圖1(點此下載原理圖)。利用冰箱內照明燈控制該裝置的工作啟動。當打開冰箱拿取食物時,照明燈亮,光電管VT1導通,時基電路IC1②腳瞬間呈低電位,③腳立即輸出高電平,雙向可控硅VS被觸發導通,負離子發生器開始工作。光控、延時控制電路工作電壓由220V交流電經C1降壓、VD1整流、VDW穩壓並經C2濾波後提供。負離子發生器工作的同時,直流電源經R2經電容C3充電,當C3兩端電壓達到2/3電源電壓時,③腳返回到低電平,可控硅VS關斷,負離子發生器停止工作,C3所充電壓經IC內放電管迅速放電。如此循環,每開一次冰箱門,除臭器就自動工作8-10分鍾。改變R2的值,可調整延時時間的長短。
負離子發生器電路的工作原理較簡單,當VS導通後,220V交流電經VD2、VD3和R4、R5整流、限流後,單向脈動電流控制VS的導通與關斷,產生振盪,經變壓器T升壓、VD4整流產生上萬伏的負高壓,經放電針對空氣放電,使空氣電離,生成負離子。R6是為防止觸電而設的保護電阻。
元器件的選擇與製作
元器件選擇見附表。
編號 名稱 型號 數量
R1 電阻 20K 1
R2 電阻 1M 1
R3 電阻 240Ω 1
R4 電阻 22K 1
R5 電阻 27K 1
R6 電阻 2-4M 1
C1、C5 金屬化紙介電容 0.1u/400V 2
C2、C3 電解電容 220u/25V 2
C4 滌綸電容 0.01u 1
VD1-VD3 整流二極體 IN4007 3
VD4 硅堆 18kV 1
VDW 穩壓二極體 2CW21H 1
VT1 光敏三極體 TLP107 1
VS1 雙向可控硅 1A/400V 1
VS2 單向可控硅 1A/400V 1
IC1 時基IC NE555 1
T 開關變壓器 自製(見表後文字) 1
變壓器T可用35cm黑白電視機行輸出變壓器改制,將低壓繞組線圈全部拆除,另用Φ=0.35mm的漆包線或絲包線繞28匝作為L1,原高壓包為L2。如用一體化行輸出變壓器改制,則整機體積更小。放電針用兩枚圖釘代用。圖釘尖要用什錦銼刀修得越尖越好,以利於尖端放電。全部元件可裝在一隻盡量小的塑料盒內,交流輸出線接在溫控盒內照明燈控制電路的A、B兩點。整機可放在控制盒下面,光電管對准冰箱內照明燈,除臭器就可在照明燈的控制下自動工作了。
❸ 超聲波遙控電風扇調速控制伴鳥鳴聲電路 的電路分析 電路組成 電路總體功能
首先做簡單介紹,發射部分就不用多說,由專用集成電路(IC NYKO)構成信號發生器驅動超聲波換能器(BT UCM-40T)發生超聲波信號,其工作與否決定於按鍵(SA)的開關。重點說發射部分:他基本由鑒頻、整形、分配、電機驅動、蜂鳴電路及系統供電等部分組成。咱們按照信號的走向一步一步的分析這個電路。
先看VT1、VT2、R1、R2、R3這5個元件,他們主要作用是對超聲波換能器(BR UCM-40R)提供偏置電壓及對其接受到的信號進行放大,前者VT1構成小信號放大器,主要放大振幅;後者VT2構成射極跟隨器,主要放大功率,以推動後一級電路的正常工作。
以上這些僅為前置放大電路,之後由LM567所構成的電路是鑒頻電路,他主要的作用是當輸入信號為一個規定的頻率時讓輸出端為低電平(就是接負極的意思),而平時為高電平(接正極)。這里的LM567為音頻解碼集成電路,其內部主要由鎖相環、鑒頻器等構成(內部具體的詳細解說可在該元件的手冊上看到),在這個電路中他主要的目的是一個「頻率開關」。其周圍的相關元件還有C1、C2、C3、C4、R4、RP1;其中C1主要用於隔離(不讓直流成分通過,只讓交流成分通過),RP1、C2與LM567內部相關電路構成RC振盪器(RP1為可調是因為方便出廠調試),C3為低通濾波電容、C4為輸出濾波電容,R4為偏置電阻(負責在平時輸出高電平)。
下一級電路是由555(單時基集成電路)構成的單穩態電路,其主要作用是對前一級輸出的波形進行整形(與此同時還擔任著對輸入信號的「消抖」作用,由於其發射電路的輸入部分為一簡單的按鍵,人在按按鍵時總會產生抖動,導致連續無規律的干擾脈沖輸出,以至於在極短的時間內產生很多觸發信號,使設備被誤控制,所以要在這里進行脈沖整形、消抖),他的工作原理是當檢測到輸入低電平時,其輸出端會輸出一個高電平,一直輸出(無論此時輸入端怎樣變化,其輸出始終為高電平),直到超過一定時間(這個時間取決於R5、C5的大小,圖紙上給的值經計算大約為6秒左右)就開始重新檢測輸入端,如果此時如入端為高電平,那麼輸出端便為低電平。剩下的關於整形電路的相關元件還有C6,他只是個退耦電容,僅起到抗干擾的作用。
下一級電路是由CD4017構成的分配電路,他主要分配脈沖的個數,其實CD4017是一個十進制計數器(上沿觸發,即輸入信號從低電平到高電平時計一個數),他的輸出方式是當計數為0時Q0輸出高電平;當計數為1時Q1輸出高電平;當計數為2時Q2輸出高電平……以此類推,直到輸出計數4(即Q4輸出高電平時)該信號經二極體VD1進入CD4017的15腳(R腳——非同步清零端,高電平有效)使其內部清零,計數值又回到0。剩下的關於分配電路的相關元件還有C7、R6、VD1。其中VD1前面已經提到,這里再說明一下,他起到開關作用當CD4017的Q4腳輸出低電平時,該二極體處於反向截止狀態,此時通過R6把清零端拉低(同時在系統斷電時R6還用於給C7放電),使其為低電平,當Q4輸出高電平時,通過該二極體及R6產生壓降,使清零腳上為高電平,所以產生了清零信號。由於設備剛通電時CD4017內部計數值不確定,C7在剛上電的瞬間充電,其瞬間的充電電流使其本身的壓降幾乎為零,即讓CD4017實現上電復位的功能。
下一級電路為電機驅動電路,這一電路的特點是:當從CD4017出來的分配信號經限流電阻到三極體的基極B進行放大,最後從三極體E發射極出來的已放大信號施加到雙向可控硅的控制極,使其導通控制電機的相線(火線,我寫到這的時候就突然想到先前回答你問題的人——jnsychy為什麼會暈了,因為這個電路沒有保護隔離裝置,一旦火線、零線接反的話,整個接收電路就相當危險了!!人只要觸碰這一電路的任何元件都會觸電!!如果你要試制的話我建議你加上隔離保護電路,否則會出人命的!)。這樣電機就會轉動起來了,通過改變通電相線的不同,而使電機實現調速(這里我所說的「通電相線的不同」是指給這個電機的三個火線的任意一根通電就可以得到不同的轉速,例如:給第一根通電時轉速為800r/min;給第二根通電時轉速為1500r/min;給第三根通電時轉速為2200r/min……這是因為這個電機有著特殊的結構,這方面的資料建議看一下電機學方面的書吧。)現在說明一下這個電路里的相關元件,R8、R9、R10這三個電阻是給VT3、VT4、VT5限流的,而這三個三極體是分別給VS1、VS2、VS3這三個雙向可控硅提供驅動信號的,同時也擔任著放大的作用。最後上面的三個發光二級管LED1、LED2、LED3應該是指示當前的電機速度的指示燈。
下一部分電路是蜂鳴電路,其核心元件是IC4(KD-56012)他是一個專用的語音集成電路,給他通電並有觸發信號時,內部本振工作,並經過特殊變換經輸出腳輸出音頻信號,在此電路中,他的觸發信號由CD4017的Q1腳提供(串聯在其中的R7為限流電阻),當速度為Q1這一擋時蜂鳴器工作。剩下的相關元件還有:R11和VDW1構成5.1V的穩壓器,用以給IC4提供正常的工作電壓;VT6、VT7構成功率放大電路,用以推動揚聲器B(從這樣的功率放大電路可以看出,這個IC4輸出的應該是音調信號,並非語音,否則失真會很大);最後還有C8,他是個本振的振盪電容,為IC4的內部振盪電路提供振盪條件(改變他的大小可調整輸出音頻頻率的高低)。
最後一個部分就是系統供電部分,C11、R12構成交流衰弱器,VD2、VD3構成半波整流器,IC5、C9、C10構成9V穩壓器。市電經交流衰弱(准確的說應該是降壓)後加到半波整流器整流(使其輸出的極性始終為一定),最後經9V穩壓器輸出穩定的9V直流電源給整個系統提供正常的電壓,使其穩定工作。
如果還有哪裡不懂可以隨時問我。
❹ 穩壓二極體的主要功能是什麼常用於什麼電路中
❺ AFM中樣品表面性質對測量的影響
原子力顯微鏡中探針與樣品間作用力及AFM 的應用
馬全紅 趙 冰X 張征林 朱爭鳴
(東南大學化學化工系 南京210096)
摘要 綜合討論了原子力顯微鏡(AFM) 中探針與樣品間作用力,特別是范德華力的形成機制;
並假定針尖形狀為拋物形,定量研究了針尖與樣品間作用力,探討了AFM 的若干應用。
1 前言[1~3 ]
在現代科學技術中,常常需要研究尺寸小於可見光波長的物體,例如研究單個蛋白質分
子,考察樣品中原子尺度的缺陷,設計微電子電路圖等等,幾十年來雖有許多用於表面結構分
析的現代儀器問世,但多數技術都是繁瑣的、破壞性的方法。1982 年,國際商業機器公司蘇黎
士實驗室的Gerd Binig 和Heinrich Rohrer 研製成功了掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Micro2
scope ,STM) ,1986 年又推出了原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope ,AFM) ,從而打開了直接觀
測微觀世界的大門。
掃描隧道顯微鏡利用量子理論中的隧道效應,控制隧道電流的恆定而使探針隨表面起伏
運動,從而描繪出表面態密度的分布或原子排列的圖象,STM 只能直接觀察導體和半仿攔導體的表
面結構,在原子力顯微鏡中,不再要求試樣具有導電表面,而是利用探針尖端原子與試樣表面
原子的電子雲相重疊時所產生的作用力,大大擴展了它的適用范圍,適用於更多類型材料的表
面成像。AFM 的工作原理接近指針輪廓儀,且採用STM 技術。其原理示意圖見圖1:
將一個對微弱力極敏感
的微懸臂一端固定,其彈性常
數比原子間彈性常數低一個
數量級, 另一端有微小針尖,
由於針尖尖端原子與樣品原
子間存在極微弱的作用力
(10 -8 ~10 -6N) ,掃描時控製作
用力的恆定,帶針尖的微懸臂圖1 STM 和AFM 原理示意圖
將對應於原子間作用力的等
位面,在垂直於樣品表面方向起伏運動,利用光學檢測法或隧道電流檢測法,測得微懸臂對應
於掃描各點的位置變化,從而獲得樣品表面原子級形貌信息。
X 東南大學生醫系生物電子學實驗室
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圖2 虛光子分布示意圖
2 AFM 中探針和樣品間作用力[4~6]
2. 1 范德華力
任何物體在它的內部或表面都存在有波動電磁場,一部分表現為傳輸波,一部分表現為有
阻尼、按指數衰減的「瞬時」波,這種輻射場主要有兩個來源:量子振動和永久多電極的熱激發。
在AFM 探針逐漸靠近樣品表面時,產生「虛光子圖像」(virtual
photon image) ,如圖2 所示。針尖與樣品相距很遠時,其表面附
近將出現一定的虛光子分布。當它們靠近後虛光子彼此發生
交換作用碼大仿, 從而引起二者之間的宏觀范德華力( VDW) 。
Dzyalosdinskii ,Lifshitz 和Pitaevskii (DLP) 運用量子場統計物理的
方法,首次計算了浸在水溶液中的兩個宏觀物體之間互相作用
所產生的范德華力,其相互作用力的大小和范圍以一種復雜的
方式依賴於探針、樣品和針尖附近樣品表面的微觀幾何特徵和
介電特性。在非接觸式AFM 中,可進行合理的幾何假設並假定探針和樣品具有類似球體的各
向同性介電性質,這樣就可以用DLP 形基本框架進行研究。為此可提出「Hamaker 常數」、「非遲纖
阻滯Hamaker 常數」「、阻滯波長」3 個常數來完整地表述由探針、樣品和環境介質所組成的系
統,把非接觸AFM 作為圖像形貌和表面分析的一個理想工具。
2. 2 其他作用力
針尖與樣品表面可能發生形變,從而有形變(或粘滯) 力,若探針和樣品接觸到液體,則常
會觀察到它們表面帶有電荷,產生靜電力;此外,特定材料的探針和樣品,可能會有磁力,樣品
表面可能存在液體而產生表面張力,以及一些由於彼此間化學結合而產生的作用力。若對探
針和樣品進行預處理和精心設計,可避免形變力、磁力、表面張力、化學作用力等影響,作為近
似計算,可以只考慮斥力和范德華力。
2. 3 作用力的定量研究
根據Lennard2Janes 公式,原子間的相互作用勢能如下:
αβ
u(r) = 12 -6 (1)
rr
其中, r 是所研究的原子之間的距離,α、β為相互作用參數,第一項是相互排斥作用勢能,
第二項是范德華力的相互吸引作用勢能。
首先求算范德華力,正象文獻[5] 中所指出的「宏觀物體間的范德華力是由它們中單個原
子間作用的總和決定的」,據此可以確定此長程力隨距離的變化規律。假設針尖繞Z 軸旋轉
成拋物形,尖端的曲率半徑設為R,d 為針尖至樣品平面距離,則有針尖方程為:
22
x +y
Z= 2 R
+d (2)
計算樣品平面( x. y) 和單個針尖原子之間的引力勢能u( l) ,忽略樣品的有限尺寸引起的
邊緣效應,可以得到:
βn1π
u(l) =-
6 l2 (3)
式中, l 是從針尖原子到樣品之間的距離,n1 是樣品的原子密度。
此式對高為H 的拋物形針尖進行積分,經整理得到范德華引力為:
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AR d2
Fatt =-
6 d2 (1 -3
H2 ) (式中A 為Hamarker 常數) (4)
再求算斥力,針尖和樣品間的斥力是短程力,一般可表示為exp ( -r/ r0), r0 為相互作用
半徑(<0.1nm) ,其有效相互排斥僅發生在最近的原子之間,由此得到針尖和樣品間的斥力勢
能:
urep = αN/ d12 (5)
α為參數,N 是針尖尖端的有效原子數,在一般的研究中可根據針尖的半徑來確定。若考
慮針尖尖端發生形變,樣品形變忽略不計,對形變後的針尖和平面樣品進行積分,得斥力為:
Frep = 4π2αn1 n2 r 40 R(1 +
Δr0
d) exp (-
d+
r0
Δd) (6)
式中d 為非形變針尖和樣品間距,Δd 為針尖形變數, n2 是針尖原子密度。
最終可求得針尖和樣品表面作用力為:
Ftot =
12αN-
AR
-3 d2
(7)
d13 6 d2 (1
H2)
2. 4 其他形狀的針尖
在前面的討論中我們假定了針尖為拋物形,實際針尖可能是其它形狀,如圓錐形、雙曲線、
球形等等。但不管何種針尖,只要保持曲率半徑R 不變,斥力就相同, 而引力與長程相互作用
有關,隨針尖形狀不同,可以對(3) 式按針尖形狀進行積分得到引力。經計算發現,如果曲率半
徑R > 10nm , 無論選擇何種形狀針尖得到的Ftot 都是一樣的。在一般的實驗中這個條件可以
得到滿足。
3 AFM 的應用前景[7~11]
AFM 具有解析度高、成本低、消耗低、工作范圍寬等一系列優點, 可在真空、大氣、溶液、常
溫、低溫等不同的環境下工作,已被大量應用於表面分析領域,通過對表面形貌的分析、歸納、
總結,可進一步得到更深層次的信息。
用AFM 已經獲得了包括絕緣體和導體在內的許多不同材料的原子級解析度圖像,首先獲
得的是層狀化合物圖像,如石墨、MoS2 和氮化硼等。其後又在大氣和水覆蓋下獲得在雲母片
上外延生長的金膜表面的原子圖像,還得到了LiF 和NaCl 等離子晶體的原子級解析度圖像。
沸石是在原子或分子尺度上具規則小孔或多通道結構的結晶硅鋁酸鹽,已廣泛應用於化
學工業中,用AFM 可實時觀察中性分子和離子在沸石表面的吸附,進而闡明分子篩網內外表
面化學、表面結構和多相催化等許多關於沸石的化學本質。
Si (111) 表面的7 ×7 重構是表面科學中熱點問題之一,曾提出多種理論和實驗技術,採用
AFM/ STM 技術相結合可測得硅活性表面Si (111) -7 ×7 的原子解析度圖像,同時發現GaAs
(110) 有類似於Si (110) 面的鏈狀化學結構,通過表面態密度的能量關聯來區分同一晶胞的不
同化學元素,此技術可推廣到其他異質系統。
AFM 還可以在原子級解析度的水平上對浸在電解液中的電極進行現場觀察,由於AFM 的
針尖可以是不參與電化學反應的非導體,因而比用STM 更為有利。
除了觀察原子級平坦的表面結構之外,AFM 還成功地應用於觀察吸附在基底上的有機分
子和生物樣品,如山梨酸、DNA 、紅紫膜和蛋白質表面,在水下進行AFM 實驗除了允許在較小
相互作用力下工作外,還提供了在生理環境中直接觀察生物樣品的可能性。Quate 等人用AFM
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實時觀察了一種在血液塊凝中起重要作用的蛋白質——血纖維蛋白原的聚合過程,顯示了
AFM 在研究實時生物過程中微妙細節的能力。
Hansma 和Radmacher 等綜合評述了AFM 在有機樣品從分子分辨有機薄膜到活的細胞應
用, 討論了圖像形成機理和新的成像模式,觀察了L2B 膜,同時指出在活性位上「寫」或「擦去」
分子以及控制分子的技術,可為新一代生物感測器奠定基礎。近年來又運用AFM 技術在細胞
上直接觀測到核膜孔、細胞骨架的重排,DNA 和RNA 聚合酶的相互作用、霍亂黴素和百日咳霉
素的結構等, 表明了AFM 在揭示生物和葯物分子結構中的重要作用。
AFM 不僅可以觀察在小范圍內的精細結構,在大尺度物體的形貌觀察中也起著重要作
用,如研究紅血細胞、白血細胞、光碟中的記錄位、集成電路晶元、半導體的傾斜超晶格結構等。
利用AFM 測量中對力的極端敏感性,可以測量樣品表面的納米級力學性質如彈性、塑性、
硬度和粘著力等,還能在原子水平上測量摩擦力,研究摩擦機理和液晶分子取向。在半導體技
術中用於分析晶粒尺寸、表面微粗糙度、表面缺陷和臨界尺寸,表徵平面結構和半導體薄膜,優
化清洗和刻蝕工藝等微細加工過程。
大量實例表明AFM 作為一項獨立的表面結構分析方法, 已日趨成熟。它能夠得到原子
級解析度的圖像,測量原子表面間作用力,分辨出單個原子。實時的得到表面三維圖象,及對
應於表面電子密度的形貌;觀察單個原子層的局部表面結構、表面缺陷、表面重構、表面吸附體
的形態和位置,以及由吸附體引起的表面重構等;測量表面的彈性、塑性、硬度、粘著力、摩擦力
等性質。配合掃描隧道譜還可得到有關表面電子結構的信息,例如表面的不同層次的態密度、
表面電子阱、表面勢壘的變化和能隙結構等。可以預料AFM 在表面科學、材料科學、生命科學
等領域中有著廣闊的應用前景。
參 考 文 獻
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(上接第28 頁) 參 考 文 獻
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