Actions

Elektriska komponenter

From Chalmers Robotics

Det finns en mängd olika komponenter som kan användas när man bygger upp elektriska kretsar. På denna sida finns en lista över komponenter som kan vara bra att känna till. Listan är främst till för att ge nybörjare en överblick av de elektriska komponenterna man kan stöta på när man är på CRF. Även om man inte själv arbetar mycket med elektronik kan det vara kul att i alla fall känna till namn och funktion för dessa komponenter.

Resistorer

En resistor (eng. resistor) är ett kretselement som gör det trögt för ström att flöda genom det. Eftersom att den hindrar strömmens flöde, innebär det att en resistor tar upp effekt från kretsen i form av värmeenergi. Detta medför också att en signals spänningsnivå sjunker då den passerar genom en resistor. Det vill säga man kan uppmäta en spänning over en resistor då ström flödar genom den. Resistorer används därför för att begränsa strömmars storlek, sänka en signals spänning och göra av med effekt I en krets.

Exempel på motstånd.

Motstånd

Ett motstånd (eng. resistor) är den enklaste typen av resistorer. Det är ett enkel tvåpoligt kretselement som har en fast resistans. Dessa används främst för att begränsa strömmars storlek i en krets.

Exempel på effektmotstånd.

Effektmotstånd

Ett effektmotstånd (eng. power resistor) är egentligen bara ett vanligt motstånd med syftet att absorbera effekt i en elektrisk krets. De blir därför varma och är därför byggda speciellt för detta ändamål. De är grövre och har ofta kylflänsar för att hantera värmeenergin.

Exempel på potentiometer.

Potentiometer

En potentiometer (eng. potentiometer) är I princip en resistor med variabel resistans. Det finns dock tre anslutningar till en potentiometer vilket ger den en extra användning. Mellan anslutningarna 1 och 2, samt 2 och 3 beter sig potentiometern som ett variabelt motstånd när man justerar det. Dock är summan av resistansen mellan dessa två par alltid konstant vilket innebär att en potentiometer fungerar som en spänningsdelare. Oftast kan man justera resistansen hos potentiometern med hjälp av en ratt eller ett skjutreglage.

Exempel på fotoresistor.

Fotoresistor

En fotoresistor (eng. photoresistor) är precis som potentiometern en resistor med variabel resistans. Här styrs emellertid resistansen av intensiteten av det ljus som träffar fotoresistorn. Resistansen sjunker då ljusintensiteten ökar.

Exempel på termistor.

Termistor

En termistor (eng. thermistor) är också en resistor med variable resistans. Här styrs istället resistansen av termistorns temperatur. Det finns två olika typer av termistorer att betrakta:

  • NTC (Negative Temperature Coefficent): Resistansen minskar då temperaturen ökar
  • PTC (Positive Temperature Coefficent): Resistansen ökar då temperaturen ökar

Kondensatorer

En kondensator (eng. capacitor) är en komponent med förmågan att lagra energi i form av elektrisk laddning. Den består i det enkla fallet av två plattor (anod och katod) som är separerade av en isolator. När man kopplar dessa plattor till polerna av en spänningskälla kommer de att laddas upp med positiv respektive negativ laddning tills de når sin maximala laddning. Kondensatorn kan sedan laddas ur på väldigt kort tid med en väldigt hög effekt.

Exempel på elektrolytkondensator.

Elektrolytkondensator

En elektrolytkondensator (eng. electrolytic capacitor) är en kondensator som använder sig av en icke-solid elektrolyt för att bygga upp en spänning mellan anod och katod. Anoden kopplas till en metal med ett skyddande oxid-lager mot elektrolyten ínnuti kondensatorn. Katoden kopplas sedan till elektrolyten. Elektrolytkondensatorer har en jämförelsevis hög kapacitans på grund av det tunna oxidlagret. Elektrolytkondensatorer är polariserade vilket man måste ta hänsyn till när de monteras.

Exempel på keramisk kondensator.

Keramisk kondensator

En keramisk kondensator (eng. ceramic capacitor) består av två eller fler lager av metall och en keram som agerar isolator mellan metallen. Metallen är kopplad till anoden och katoden på kondensatorn. Dessa har generellt sett en lägre kapacitans än elektrolytkondensatorer, men är tåligare och mer stabila. Keramiska kondensatorer är inte polariserade vilket innebär att de kan monteras i valfri orientering.

Exempel på filmkondensator.

Filmkondensator

En filmkondensator (eng. film capacitor) består generellt sett av två eller fler lager av metall och en plastfilm som agerar isolator. Metallen kopplas sedan till anod och katod på kondensatorn. Filmkondensatorer är ofta battre på att hantera högre spänningar och frekvenser jämfört med andra kondensatorer. Filmkondensatorer är inte polariserade vilket innebär att de kan monteras i valfri orientering.

Induktorer

En induktor (eng. inductor) är i sin enklaste form en komponent som alstrar (inducerar) ett elektromagnetiskt fält. Detta åstadkoms oftast genom att man lindar en ledare i en spole. Spolen kan placeras runt en ferritkärna för förstärk effekt. Om man ändrar strömmens riktning genom spolen kommer även magnetfältet att ändras. Ett varierande magnetfält inducerar sedan på motsatt sätt strömmar I ledaren. Dessa strömmar kommer att motverka den ursprungliga strömändringen. Med andra ord gör en induktor det trögt för strömmen att variera i en krets. De motstår alltså förändring.

Exempel på spole.

Spole

En spole (eng. coil) är den vanligaste typen av induktorer. De består av en ledare upplindad i en spole. När man pratar om en spole avser man inte alltid något speciellt användingsområde.

Exempel på drossel.

Drossel

En drossel (eng. choke) är en spole som är avsedd för att blockera högfrekventa signaler. Dessa kan ofta konstrueras som transformatorer med två lindningar som samverkar.

Exempel på ferritkärna.

Ferritkärna

En ferritkärna (eng. ferrite bead) är en typ av drossel som man kan placera en ledare i (eller linda omkring) för att blockera högfrekventa signaler och brus. Dessa placeras till exempel på kablar till laddare och dylikt för hemelektronik där man vill bli av med högfrekventa signaler som kan finnas i nätet.

Dioder

En diod (eng. diode) är en halvledarkomponent som huvudsakligen leder ström I endast en riktning. De kan alltså ses som en sorts "backventil" för elektriska strömmar.

Exempel på halvledardiod.

Halvledardiod

En halvledardiod (eng. semiconductor diode) är den enklaste typen av dioder. De används helt enkelt för att se till att strömmen endast kan gå i en riktning i en krets, dvs. från anod till katod.

Exempel på zenerdiod.

Zenerdiod

En zenerdiod (eng. zenerdiode) fungerar nästan som en vanlig diod med en viktig skillnad. Då backspänningen over en zenerdiod blir stor nog kommer de även att kunna leda ström i motsatt riktning, dvs. från katod till anod. Spänningen som krävs för detta kallas zenerspänning.

Exempel på diodbrygga.

Diodbrygga

En diodbrygga (eng. diode bridge) är en krets av dioder som kan användas på två olika sätt.

  • Diodbryggan kan användas som en helvågslikriktare om man kopplar in en växelströmskälla på dess ingång. På utgången får man då en DC-signal med konstant polaritet, dock fortfarande varierande spanning. Detta kan slätas ut genom att man kopplar på en kondensator på diodbryggans utgång.
  • Diodbryggan kan också användas som ett backspänningsskydd om man kopplar en likström till dess ingång. Oavsett polariteten på likströmmen som kopplas in kommer det vara samma polaritet på likströmmen på utgången. Detta är användbart om till exempel då man vill att en batteridriven apparat ska fungera oavsett hur man stoppar in batteriet.
Exempel på fotodiod.

Fotodiod

En fotodiod (eng. photodiode) är i grund och botten en vanlig diod utan skyddsskalet. När ljus träffar dessa genereras en ström genom dioden. Beroende på användningsområdet för fotodioden kan den ha optiska filter och fönster för att endast släppa in en viss sorts ljus från en viss riktning. Det är enligt denna principen vanliga solceller fungerar. Man kan se detta som motsatsen till en lysdiod.

Exempel på lysdiod.

Lysdiod

En lysdiod, eller "LED" (eng. LED) är en diod som genererar ljus då en ström går igenom den. Man kan säga att detta är motsatsen till en fotodiod.

Transistorer

Exempel på transistorer.

En transistor (eng. transistor) är en halvledarkomponent som kan användas för att "styra elektricitet med elektricitet". De har vanligtvis tre kontakter:

  1. Inkommande ström
  2. Utgående ström
  3. Inkommande styrström/styrspänning

Mängden elektricitet som transistor släpper igenom från kontakt 1 till 2 beror på hur stor styrströmmen eller styrspänningen är. Man kan alltså säga att det är en sorts ventil som styrs med elektricitet. Strömmen som kan styras med en transistor kan vara mycket store än styrströmmen. Detta innebär att man också kan använda en transistor som en förstärkare.

Integrerade kretsar

Exempel på integrerade kretsar.

En integrerad krets (eng. integrated circuit) är en hel elektrisk krets som är inkapslad i ett hölje med kontakter som sticker ut. Som man kanske förstår kan dessa kretsar egentligen vara vad som helst, t.ex. en räknare, ett logiskt nät, en accelerometer, eller kanske en hel microprocessor.

Reläer

Ett relä (eng. relay) är en komponent som används för att elektroniskt bryta eller sluta en krets. Man kan egentligen se ett relä som en elektriskt styrd strömbrytare. Precis som med transistorer används dessa för att med en liten styrström kontrollera större strömmar (te.x. styra 230 V med en 5 V signal).

Exempel på elektromagnetiskt relä.

Elektromagnetiskt relä

Ett elektromagnetiskt relä (eng. electromagnetic relay) är ett relä som sluter eller bryter en krets mekaniskt med hjälp av en electromagnet. När reläet får en styrsignal flyttas kontakten på insidan med en elektromagnet så att den sluter kretsen. När styrsignalen blir låg återgår kontakten.

Exempel på halvledarrelä.

Halvledarrelä

Ett halvledarrelä (eng. solid-state relay) är ett relä som använder halvledare för att öppna eller sluta kretsen (jämför detta med en enkel transistor). Dessa har Inga rörliga delar jämfört med elektromagnetiska reläer.

Strömställare

En strömställare, eller strömbrytare (eng. switch) är helt enkelt en komponent som används för att sluta eller bryta en krets mekaniskt. Detta inkluderar allt från vanliga knappar till skjutreglage.

Exempel på DIP-switch.

DIP-switch

En DIP-switch (eng. DIP-switch) är en rad med flera skjutreglage i en enda komponent. De har vanligtvis 8 eller 9 separate reglage vilket gör dem väldigt användbara då man jobbar med inmatning av binära tal i datorteknik. Att t.ex. bilda det binära talet "10010111" blir då väldigt enkelt vilket gör DIP-switchen ett naturligt gränssnitt för detta ändamål.

Exempel på gränslägesbrytare.

Gränslägesbrytare

En gränslägesbrytare (eng. limit switch) är en fjäderlastad brytare som främst används för att registrera när en mekanisk komponent har nått sitt ändläge. Man kan t.ex. se dessa i 3D-skrivare eller CNC-maskiner på X, Y, och Z-axlarna. När gränslägesbrytaren slår till kan denna signal skickas till styrsystemet som då bryter strömmen till motorn. Detta förhindrar att maskineriet går längre än vad det får.

Piezoelektronik

Piezoelektronik (eng. piezoelectronics) är ett samlingsnamn för de komponenter som använder sig av det piezoelektriska fenomen där vissa material alstrar elektrisk laddning då de utsätts för påfrestning och vice versa.

Exempel på kvartsoscillator.

Kvartsoscillator

En kvartsoscillator (eng. crystal oscillator) är en komponent som genererar en specifik frekvens I kretsar. Denna specifika frekvens används ofta I radioutrustning eller som klockor till mikroprocessorer.

Exempel på keramisk resonator.

Keramisk resonator

En keramisk resonator (eng. ceramic resonator) fungerar i princip som en kvartsoscillator. De har ofta ett extra ben för jordning.

Exempel på piezo-buzzer.

Piezo-buzzer

En piezo-buzzer (eng. piezo-buzzer) är en enkel högtalare som fungerar enligt den piezoelektriska principen. När man leder in en ljudsignal i den kommer elektrisk energi konverteras till mekanisk energi, dvs. ljud. De används ofta för enkla "pip-ljud" på t.ex. moderkort.

Skydd

Exempel på säkring.

Säkring

En säkring (eng. fuse) är en komponent som är deisgnad att bryta en krets om strömmen i den blir för stor. Detta åstadkomms med en tunn ledare som blir varm och brinner av när en för stor ström går genom den. Detta skyddar andra komponenter från att gå sönder och kanske orsaka brand eller liknande. I säkringar varierar tjockleken på denna tråd beroende på strömmen de ska kunna hantera.

Exempel på varistor.

Varistor

En varistor (eng. varistor) är en komponent som är designad att leda bort ström vid för stora spänningar. Varistorns resistans beror på spänningen så att resistansen är hög när spänningen är låg och vice versa. En varistor leder alltså vanligtvis ingen ström, men om spänningen blir stor nog kommer den att släppa igenom strömmen. Den fungerar alltså ungefär som en zenerdiod i båda riktningar. Detta leder då bort den från andra komponenter och förhindrar skador.

Exempel på automatsäkring.

Automatsäkring

En automatsäkring, eller dvärgbrytare (eng. circuit breaker) är en strömbrytare som bryter en krets vid för stora strömmar. De beter sig alltså exakt som en vanlig säkring med en viktig skillnad. När automatsäkringen utlöses kan de lätt återställas genom att man återställer strömbrytaren på panelen. Man finner dessa främst i elcentraler, eller "proppskåp". Vanliga utlösningsgränser är 10 A för 230 V (enfas) och 16 A för 400 V (trefas).

Exempel på jordfelsbrytare.

Jordfelsbrytare

En jordfelsbrytare (eng. residual-current device) är i princip väldigt lik en automatsäkring, men den används i ett annat syfte. En jordfelsbrytare är kopplad till skyddsjorden i ett system och bryter redan vid väldigt låga strömmar (omkring 0.03 A). När en jordfelsbrytare slår till bryts strömmarna i fas- och neutralledaren i resten av systemet för att skydda utrustning och personer. Jordfelsbrytare har också en testknapp för där man kan kolla om de fungerar som de ska. De återställs annars på samma sätt som en automatsäkring.

Elektromekanik

Exempel på DC-motor.

DC-motor

En DC-motor (eng. DC motor) är en elmotor som drivs med likström. För att skapa det roterande magnetfält som får kommutatorn att rotera används så kallade borstar. Dessa är vanligtvis kol-stavar som ligger mot kommutatorn. Dessa slits ut med tiden och behöver till slut bytas ut.

Exempel på AC-motor.

AC-motor

En AC-motor (eng. AC motor) är en elmotor som drivs med växelspänning. Här behövs inte borstar eftersom det naturligt uppstår ett varierande magnetfält i och med växelspänningen.

Exempel på solenoid.

Solenoid

En solenoid (eng. solenoid) är i sin enkelhet en fjäderbelastad kolv placerad i en spole. När man leder ström genom spolen genereras ett magnetfält som flyttar kolven. När strömmen bryts går den sedan tillbaka med hjälp av fjäderkraften. Dessa kan användas som enkla små ställdon för att t.ex. agera låskolv i en dörr eller liknande.