電子與感測組件

電子與感測組件
電子技術(shù)發(fā)展迅速，在機械設(shè)計的范疇中，“純機械”的設(shè)計已經(jīng)不多了，從
機車、汽車、自動化設(shè)備，到飛機、人造衛(wèi)星，這些產(chǎn)品雖然仍是以“機械”為主
體，但無不大量使用電子與感測組件。對于機械設(shè)計者來說，電子與感測組件帶來
了許多便利，使我們的設(shè)計領(lǐng)域更加擴大，許多以機械方式很難達成的功能，運用
電子與感測組件都能夠簡單地達到，且相對所需要的成本、空間都比較小。
這個單元的重點即在電子與感測組件的認識與應(yīng)用，希望使讀者了解在作機械
設(shè)計時有哪些電子與感測組件可以運用，并且透過例題和小型實作計劃的設(shè)計，培
養(yǎng)基本的機電整合設(shè)計的能力。本單元還是從機械設(shè)計工具應(yīng)用的角度出發(fā)，而不
過度專注于電子學(xué)與電路學(xué)理論，適合非電子科系與初學(xué)者做概論性閱讀。
1. 電子組件
本節(jié)主要在介紹常見的電子組件及基本運用常識，并藉由范例的說明了解其運
用方法。
1.1 電阻器(Resistor)
在電子世界中，任何組件或材料均有電阻值，材料電阻值越大時電流也越難通
過。對于一個均質(zhì)、等截面的導(dǎo)體，電阻值的大小與截面積A 成反比，與長度L 成
正比：

其中ρ是導(dǎo)體的「電阻系數(shù)(resistivity)」，例如云母電阻系數(shù)很大不易傳導(dǎo)電，相反
的金屬材料如金、銀、銅電阻系數(shù)小,極容易傳導(dǎo)電流，故常制作成電線或?qū)Ь€來傳
輸電。
圖1 為常見的各種電阻。圖1(a)中「碳膜電阻(carbon film resistor)」最早期也最
普遍使用的電阻器，于高溫真空中分離有機化合物之碳，使附著于瓷棒上并切割而
成，電阻值范圍可達0.15Ω~22MΩ，以自動化大量生產(chǎn)，質(zhì)量安定、價格便宜，為
各類電子產(chǎn)品廣泛使用。圖1(b)為「金屬膜電阻(metal film resistor)」，以安定性高的
合金為電阻材料而制成的，以鎳鉻最常被使用，耐久性佳、精確度高，常用在精密
電路中。圖1(c)為「水泥電阻(cement resistor)」及「陶瓷電阻(ceramic resistor)」，是
將電阻線繞在無堿性耐熱瓷件上(wire wound resistor)，用特殊不燃性耐熱水泥或陶
瓷充填密封而成，具有耐高電流、耐震、耐濕、耐熱等特性，適用于印刷電路板。