2.8 其他元器件
2.8.1 电声元器件
电声元器件用于电信号和声音信号之间的相互转换，常用的有扬声器、耳机、传声器（送话器、受话器）等。
1.扬声器
扬声器俗称喇叭，是音响设备中的主要元器件。扬声器的种类很多，除了已经淘汰的舌簧式以外，现在多见的是电动式、励磁式和晶体压电式。图2-60是常见扬声器的结构与外形。
图2-60 常见扬声器的结构与外形
（1）电动式扬声器。按所采用的磁性材料不同，电动式扬声器分为永磁式和恒磁式两种。永磁式扬声器的体积很小，可以安装在内部，所以又称内磁式。它的特点是漏磁少、体积小但价格稍高。彩色电视机和计算机多媒体音箱等对屏蔽有要求的电子产品一般采用的全防磁喇叭就是永磁式电动扬声器。恒磁式扬声器的磁体较大，要安装在外部，所以又称外磁式。其特点是漏磁大、体积大但价格便宜，通常用在普通收音机等低档电子产品中。
（2）压电陶瓷扬声器和蜂鸣器。如图2-61所示，压电陶瓷随两端所加交变电压产生机械振动的性质叫作压电效应，为压电陶瓷片配上纸盆就能制成压电陶瓷扬声器。这种扬声器的特点是体积小、厚度薄、重量轻，但频率特性差、输出功率小，目前还在改进研制之中。压电陶瓷蜂鸣器则广泛用于电子产品输出音频提示、报警信号。
图2-61 压电陶瓷扬声器和蜂鸣器
（3）耳机和耳塞机。耳机和耳塞机在电子产品的放音系统中代替扬声器播放声音。它们的结构和形状各有不同，但工作原理和电动式扬声器相似，也是由磁场将音频电流转变为机械振动而还原声音。耳塞机的体积微小，携带方便，一般应用在袖珍收音机中。耳机的音膜面积较大，能够还原的音域较宽，音质、音色更好一些，一般价格也比耳塞机更贵。
2.传声器
传声器俗称话筒，其作用与扬声器相反，是将声能转换为电能的元器件。常见的话筒有动圈式和驻极体电容式。
图2-62 动圈式传声器结构示意图
（1）动圈式传声器。动圈式传声器由永久磁铁、音圈、音膜和输出变压器等组成，其结构如图2-62所示。声压使传声器的音膜振动，带动音圈在磁场里前后运动，切割磁力线产生感应电动势，把感受到的声音转换为电信号。输出变压器进行阻抗变换并实现输出匹配。这种传声器有低阻（200～600Ω）和高阻（10～20kΩ）两类，以阻抗600Ω的最常用，频率响应一般在200～5000Hz。动圈式传声器的结构坚固，性能稳定，经济耐用。
（2）普通电容式传声器。普通电容式传声器由一个固定电极和一个膜片组成，其结构如图2-63所示。这种传声器的频率响应好，阻抗极高，但结构复杂，体积大，又需要供电系统，使用不够方便，适合在对音质要求高的固定录音室内使用。
（3）驻极体电容式传声器。如图2-64所示，驻极体电容式传声器除了具有普通电容式传声器的优良性能以外，还因为驻极体振动膜不需要外加直流极化电压就能够永久保持表面的电荷，所以结构简单、体积小、质量轻、耐振动、价格低廉、使用方便，得到广泛的应用。但驻极体电容式传声器在高温高湿的工作条件下寿命较短。
图2-63 普通电容式传声器结构示意图
图2-64 驻极体电容式传声器
3.选用电声元器件的注意事项
（1）电声元器件应该远离热源，这是因为电动式电声元器件内大多有磁性材料，如果长期受热，磁铁就会退磁，动圈与音膜的连接就会损坏；压电陶瓷式、驻极体电声元器件因为受热而改变性能。
（2）电声元器件的振动膜是发声、传声的核心部件，但共振腔是它产生音频的条件之一。假如共振腔对振动膜起阻尼作用，会极大降低振动膜的电-声转换灵敏度。例如，扬声器应该安装在木箱或机壳内才能扩展音量，改善音质；外壳还可以保护电声元器件的结构部件。
（3）电声元器件应该避免潮湿的环境，纸盆式扬声器的纸会受潮变形，电容式传声器会因潮湿降低电容器的品质。
（4）应该避免电声元器件的撞击和振动，防止磁体失去磁性、结构变形而损坏。
（5）扬声器的长期输入功率不超过其额定功率。
4.电声元器件的检测方法
（1）扬声器好坏检测方法
①用一节干电池，两端焊上两根导线，用这两根导线断续触碰扬声器的两个引出端，扬声器应发出“喀喀”声。若不发声，则表明扬声器已坏。
②将万用表置于R×1挡，把任意一表笔与扬声器的任一引出端相接，用另一表笔断续触碰扬声器另一引出端，如图2-65所示。此时，扬声器应发出“喀喀”声，指针亦相应摆动。若触碰时扬声器不发声，指针也不摆动，说明扬声器内部音圈断路或引线断裂。
（2）耳机和耳塞的检测方法
检测前，将万用表置于R×1挡，并仔细调准“0”位。目前，耳机、耳塞多为双声道式，相应引出插头上有3个引出点。单声道式的耳机、耳塞相应引出插头上有两个引出点。检测时，应区别不同情况正确实施测量。
①检测双声道耳机。如图2-66所示，在双声道耳机插头的3个引出点中，一般插头后端的接触点为公共点，前端和中间接触点分别为左右声道引出端。检测时，将万用表任一表笔接在耳机插头的公共点上，然后用另一表笔分别触碰耳机插头的另外两个引出点，相应的左或右声道的耳机应发出“喀喀”声，指针应偏转，指示值为200Ω或300Ω左右，而且左右声道的耳机阻值应对称。如果测量时无声，指针也不偏转，说明该耳机有引线断裂或内部焊点脱开的故障。若指针摆至“0”位附近，说明该耳机内部引线或耳机插头处有短路的地方。若指针指示阻值正常，但发声很轻，一般是耳机振膜片与磁铁间的间隙不对造成的。
图2-65 用万用表检测扬声器
图2-66 检测双声道耳机
②检测耳塞。检测方法同上，将任一表笔固定接触在耳塞插头的一端，用另一表笔去触碰耳塞插头的另一端，指针应偏转，指示值应为：高阻800Ω左右，低阻8～10Ω，同时耳塞中发出“喀喀”声，如果无声，指针也不偏转，说明耳塞引线断裂或耳塞内部焊线脱开。若触碰时耳塞内无声，但指针却指示在“0”位附近，表明耳塞内部引线或耳塞插头处存在短路故障。
（3）检测压电蜂鸣器
用6V直流电源（或四节串联起来的1.5V干电池），把正、负极用导线引出，当电源正极接压电蜂鸣器正极（一般为红线），负极接压电蜂鸣器负极（一般为绿线）时，蜂鸣器发出悦耳的响声，说明其工作正常，如果通电后蜂鸣器不发声，说明其内部有损坏元器件或引线根部断线。
（4）驻极体电容式传声器的检测方法
①电阻测量法。通过测量驻极体传声器引线间的电阻，可以判断其内部是否开路或短路。测量时，将万用表置于R×1或R×100挡，红表笔接驻极体传声器的芯线或信号输出端，黑表笔接引线的金属外皮或传声器的金属外壳。一般所测阻值应在500Ω～3kΩ范围内，若所测阻值为无穷大，则说明驻极体传声器开路，若测得阻值接近零时，表明驻极体话筒有短路性故障。如果阻值比正常值小得多或大得多，说明被测传声器性能变差或已经损坏。
②灵敏度测量法。将万用表置于R×100挡，将R×100挡，红表笔接驻极体传声器的负极（一般为驻极体传声器引出线的芯线），黑表笔接驻极体传声器正极（一般为驻极体传声器引出线的屏蔽层）此时，万用表指针应有一阻值（例如1kΩ），然后正对着驻极体传声器吹一口气，仔细观察指针，应有较大幅度的摆动。万用表指针摆动的幅度越大，说明驻极体传声器的灵敏度越高，若指针摆动幅度很小，则说明驻极体传声器灵敏度很底，使用效果不佳。假如发现指针不动，可交换表笔位置再次吹气试验，若指针仍然不摆动，则说明驻极体传声器已经损坏。另外，如果在未吹气时指针指示的阻值便出现漂移不定的现象，则说明驻极体传声器热稳定性很差，这样的驻极体传声器不宜继续使用。
2.8.2 开关和继电器
1.开关
（1）开关的分类。开关是电子设备中用于接通或切断的功能元器件，开关的种类繁多，如图2-67所示。传统的开关都是手动式机械结构，由于构造简单、操作方便、廉价可靠，使用十分广泛。随着新技术的发展，各种非机械结构的电子开关，如气动开关、水银开关以及调频振荡式、感应电容式、霍尔效应式的接近开关和软件电子开关等，正在不断出现。但它们已经不是传统意义上的开关，往往包括了比较复杂的电子控制单元。
图2-67 常见开关的外形图
（2）开关的主要技术参数：
①额定电压：正常工作状态下能承受的最大直流电压或交流电压有效值。
②额定电流：正常工作状态下所允许通过的最大直流电流或交流电流有效值。
③接触电阻：一对接触点连通时的电阻，一般要求≤20mΩ。
④绝缘电阻：不连通的各导电部分之间的电阻，一般要求≥100MΩ。
⑤抗电强度（耐压）：不连通的各导电部分之间所能承受的电压，一般开关要求≥100V，电源开关要求≥500V。
⑥工作寿命：在正常工作状态下使用的次数，一般开关为5000～10000次，高可靠开关可达到5×104～5×105次。
2.继电器
继电器是根据输入电信号变化而接通或断开控制电路、实现自动控制和保护的自动化电器，它是自动化设备中的主要元器件之一，起到操作、调节、安全保护及监督设备工作状态等作用。从广义的角度讲，继电器是一种由电磁、声、光等输入物理参量控制的开关。
（1）继电器的型号命名与分类
继电器种类繁多，分类方法也不一样。常用继电器的型号命名如表2-20所示。按功率的大小可分为微功率、小功率、中功率、大功率继电器。按用途的不同可分为控制、保护、时间继电器等。
表2-20 部分常用继电器的型号命名法
（2）电磁式继电器的主要参数
①额定工作电压：继电器正常工作时加在线圈上的直流电压或交流电压有效值。它随型号的不同而不同。
②吸合电压或吸合电流：继电器能够产生吸合动作的最小电压或最小电流。一般吸合电压为额定工作电压的75％左右。为了保证吸合动作的可靠性，实际工作电流必须略大于吸合电流，实际工作电压也可以略高于额定电压，但不能超过额定电压的1.5倍，否则容易烧毁线圈。
③直流电阻：指线圈绕组的电阻值，指用万用表测出的线圈的电阻值。
④释放电压或电流：继电器由吸合状态转换为释放状态所需的最大电压或电流值，释放电压要比吸合电压小得多，一般释放电压是吸合电压的1/4左右。
⑤触点负荷：指继电器的触点在切换时能承受的电压和电流值。一般同一型号的继电器触点的负荷是相同的，它决定了继电器的控制能力。
此外，继电器的体积大小、安装方式、尺寸、吸合释放时间、使用环境、绝缘强度、触点数、触点形式、触点寿命（工作次数）、触点是控制交流还是直流信号等，在设计时都需要考虑。
（3）几种传统继电器
①电磁继电器。电磁继电器是各种继电器中应用最广泛的一种，它以电磁系统为主体构成。图2-68是电磁继电器结构示意图。当继电器线圈通过电流时，在铁芯轭铁、衔铁和工作气隙中形成磁通回路，使衔铁受到电磁吸力的作用被吸向铁芯，此时衔铁带动的支杆将板簧推开，断开常闭触点（或接通常开触点）。当切断继电器线圈的电流时，电磁力失去，衔铁在板簧的作用下恢复原位，触点又闭合。
图2-68 电磁继电器结构示意图
电磁继电器的特点是触点接触电阻很小，结构简单，工作可靠。缺点是动作时间触点寿命较短，体积较大。
②舌簧继电器。舌簧继电器又称干簧继电器，是一种结构简单的小型继电器，具有动作速度快、工作稳定、机电寿命长以及体积小等优点。常见的有干簧继电器外形如图2-69所示。
③固态继电器。固态继电器如图2-70所示，它是由固体电子元器件组成的无触点开关，简称SSR。从工作原理上说，固态继电器并不属于机电元器件，但它能在很多应用场合作为一种高性能的继电器代替品。对被控电路优异独特的通断能力和显著延长的工作寿命让它的使用范围迅速从继电器的范畴扩大到电源开关的范畴，它具有控制灵活、工作可靠、防爆耐震、无声运行等特点。
图2-69 干簧继电器结外形图
图2-70 固态继电器外形图
（4）国产继电器的型号命名方法
一般国产继电器的型号命名由4部分组成，如表2-21所示。
表2-21 国产继电器型号命名方法
例如：JRX-13F（封闭式小功率小型继电器）
JR——小功率继电器；X——小型；13——序号；F——封闭式。
（5）继电器性能的测量
①线圈直流电阻的测量
用指针式万用表R×10Ω挡，测量线圈两引脚之间的电阻值。阻值与继电器的额定工作电压有关。额定电压越高，直流电阻值越大，反之额定电压越低，则电阻值越小。几种常用小型继电器的主要参数如表2-22所示。
表2-22 几种常用小型继电器的主要参数
②吸合性能测量
吸合性能测量指吸合电压的测量，即达到这种电压时，继电器触点动作。吸合电压一般是继电器标称额定工作电压的0.75倍。
测量方法（以HG4123继电器为例）如图2-71所示。继电器1、2脚接直流可调电源，3、4脚接万用表，万用表置R×1kΩ挡，当E=0V时，万用表应指示为零欧姆。当可变直流电源由0V逐渐上升至4.5V时，继电器触点动作吸合（有轻微的吸合声响），此时万用表指示为无穷大。此时，4.5V电压为吸合电压。符合此要求则正常。
图2-71 继电器吸合性能测试
2.8.3 LED数码管和液晶显示器
1.LED数码管
LED数码管也称为半导体数码管，能将电信号转换成光信号显示出红、橙、黄、绿等颜色，是数字式显示装置的重要部件，其外形如图2-72所示。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应速度快、显示清晰、易于与集成电路匹配等优点，适用于数字化仪表及各种终端设备中作数字显示器件。
图2-72 LED数码管外形
（1）LED数码管的结构及原理
LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字形的器件，引线已在内部连接完成。只需引出它们的各个笔段，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段，有的另加一个小数点。LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，内部结构如图2-73所示。a～g代表笔段的驱动端，也称笔段电极。DP是小数点。第3脚与第8脚内部连通，⊕表示公共阳极，
表示公共阴极。对于共阳极LED数码管如图2-73（a）所示，将8只发光二极管的阳极（正极）连接起来作为公共阳极。其工作特点是当笔段电极接低电平而公共阳极接高电平时，相应笔段就发光。共阴极LED数码管则相反，如图2-73（b）所示，当驱动信号为高电平，负端接低电平时，发光二极管才发光。发光二极管在正向导通之前，正向电流近似为零，笔段不发光。当电压超过发光二极管的开启电压时，电流急剧增大，笔段才会发光。LED工作时，工作电流一般选为10mA/段左右，保证亮度适中，对发光二极管来说也安全。
图2-73 LED数码管和双位LED显示器结构
（2）LED数码管的分类
根据显示位数划分。LED数码管可划分成一位、双位和多位显示器。一位的就是通常说的LED数码管，如图2-73（c）所示。两位以上的一般称作显示器。双位显示器是将两只数码管封装在一起，其结构紧凑、成本低。国外产品LC5012-11S（两位、红色、共阴极）LED显示器的管排列如图2-73（d）所示。
（3）LED数码管的检测
①判断LED数码管是共阴极还是共阳极。将万用表置R×1挡并串联两节1.5V电池，接法如图2-74所示。把黑表笔接LED数码管1脚，将电池负极引出一条软导线，用软导线依次去接触LED数码管的其他引脚（2～10引脚），若软导线接3脚和8脚，LED数码管某一笔段才发出光来，而接触其他引脚数码管不发光，说明引脚3和8是公共极，此LED数码管是共阴极的。
共阳极LED数码管检测方法与共阴极LED数码管的检测方法一样，只是把电池引线互换一下即可。
②LED数码管发光情况的检测。使用万用表的R×10k挡也可直接检测LED数码管的发光情况，如图2-75所示。对于共阴极的LED数码管来说，将万用表置R×10k档，红表笔接3脚或8脚，黑表笔依次接触其他引脚，黑表笔接触哪个引脚，哪个笔段就会发光，同时万用表指针应大幅度摆动。如果黑表笔接触某个引脚，它对应的笔段不发光，万用表指针也不摆动，说明该笔段已经损坏。如果接触某一引脚，而两个笔段都显示出来，这是连笔现象，这样的数码管不能使用。若LED数码管是好的，当2、4、5、6、7、9脚均短接上，并接黑表笔，再把3脚或8脚接在万用表的红表笔上，则LED数码管应能显示出“口”字形。
图2-74 判断数码管是共阴还是共阳
图2-75 用万用表挡检测数码管
2.液晶显示器
液晶是一种有机化合物，是介于固体和液体之间的一种晶状物质。它具有液体的流动性，同时也具有某些类似固态晶体的各向异性的特征，因而称为液晶。在外加电场的作用下，由于液晶分子排列的变化而引起液晶光学性质改变，这种现象称为液晶的光电效应。液晶显示器就是利用液晶的光电效应制成的一种显示器件。
（1）液晶显示器的构造
液晶显示器的结构如图2-76所示。将上下两块制作有透明电极的玻璃（留有一定的间隙，约1μm），四周用胶框封好，封接边框留有一个注入口，从注入口抽真空并注入液晶材料后，将注入口封好，形成液晶盒。在玻璃的上下表面各贴上一片偏振方向相互垂直的偏振片，底部再加一个反射板。
图2-76 液晶显示器的结构
（2）液晶显示器的检测
应用广泛的三位半静态液晶显示屏的引脚如图2-77所示，一般引脚均匀按此排列。背极（也称公共极）一般在显示器最边缘最后一个引脚，而且较宽，通常液晶显示器上有1～4个背极引脚。平时主要检测液晶显示器有无断笔或连笔现象，并检测其清晰程度。
图2-77 三位半静态显示液晶屏的引脚
①用万用表R×10k挡检测。将任一表笔固定在液晶显示屏的背极上，用另一表笔依次接触其他各引脚，当表笔接触到某一笔段引脚时，该笔段就应显示出来。如果能看到清晰、无毛边的各笔段，说明质量良好。如果发现某笔段不显示，有缺笔现象，或发现某些笔段连在一起，有连笔现象，说明此显示器质量不佳。检测中会遇到某引脚和背极间电阻为零的情况，则此引脚也是背极。检测中应注意：
上面检测中，有时在测某笔段时，会出现邻近笔段也显示出来，这是感应显示，不是故障。此时，用手摸一摸邻近笔段与公共极，就可以消除感应显示。
液晶显示器不宜长时间在直流电压下工作，因此用万用表的R×10k挡检测时，时间不要过长。
由于万用表的R×10k挡内部有9～15V的电池，而液晶显示器的阈值为1.5V，为了避免损坏显示屏，最好在表笔上串联一个40～60kΩ的电阻器。
在检测时，用表笔接触显示器引脚时，用力不要太大，否则容易划伤引脚造成液晶显示器接触不良。
当液晶显示器出现断笔故障时，多为断笔引脚侧面引线开路所致，可以用削尖的6B铅笔，在引线根部划几下，用石墨将其连接，仍可继续使用。
②加电检测法。用3V直流电源（或两节1.5V电池串联），将任一极（如正极）接在显示器公共极上，用电池负极依次接触显示器其他各引脚，与其引脚相关的笔段就会显示出来。这种方法和用万用表的R×10k挡检测是一样的，只是用外接电源。
加电检测法也可以用交流电检测。取一段长度约为1m的绝缘软线，让软线靠近220V交流电源线，这样软导线上就可以感应出50Hz、零点几V（依线长短、靠近程度而定）的交流电压，用手摸着显示器的公共极，用导线一端去接触显示器其他各引脚，各个引脚相应笔段也可以显示出来。