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肖波，张红 编

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• 工业电子技术
• 电子技术
• 电路分析
• PLC
• 传感器
• 执行器
• 自动化
• 控制系统
• 实践案例
• 全程辅导

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030352316

版次：1

商品编码：11096184

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-10-01

用纸：胶版纸

页数：463

正文语种：中文

内容简介

应用于工业中的电子技术涵盖的内容非常广泛，涉及范围从直流电路到控制系统，从固态电子器件到电动机。《工业电子技术全程辅导及实例详解》以电子技术在工业中的应用为核心，对工业电子和控制系统进行清晰、全面的讲述。内容包括工业电子技术的历史以及分类知识，工业控制中的开关、继电器和接触器等基本元件，运算放大器，线性集成电路，晶闸管，传感器，电动机，过程控制技术。《工业电子技术全程辅导及实例详解》内容广泛，结构合理，高度图解，实用性强。
《工业电子技术全程辅导及实例详解》适合各大中型院校电子、通信、自动化和机电一体化等相关专业的在校师生以及工程技术人员参考阅读。

内页插图

目录

第1章 工业电子技术概述
1.1 简介
1.2 工业电子技术的历史
1.2.1 反馈控制
1.2.2 重要事件
1.3 制造业分类
1.3.1 制造业系统的分类
1.4 工业控制电子学的分类
1.4.1 工业系统和工业电子技术
1.5 技术金字塔及树状结构
1.5.1 技术树状结构
本章小节
思考与练习
第2章 离散控制输入输出设备和可编程控制器
2.1 机械和电子开关的分类
2.1.1 开关触点配置方式
2.1.2 其他开关触点技术规范
2.2 电子电路开关
2.2.1 由人工触发的电子开关
2.2.2 机械触发的电子电路开关
2.3 工业控制开关
2.3.1 人工触发的工业控制开关
2.3.2 机械触发的工业控制开关
2.3.3 过程触发的工业控制开关
2.4 离散输出设备——执行器
2.4.1 螺线管
2.5 继电器
2.5.1 触点额定值
2.5.2 继电器触点配置方式
2.5.3 时间继电器
2.6 接触器
2.7 电气控制图
2.7.1 梯形图简介
2.7.2 继电器梯形逻辑功能
2.7.3 梯形逻辑图的设计方法
2.8 可编程逻辑控制器简介
2.8.1 PLC系统及其组成部分
2.8.2 PLC的种类
2.8.3 IEC61131-3标准语言
2.9 梯形逻辑语言编程
2.9.1 PLC梯形逻辑程序
2.9.2 符号库
2.9.3 常开和常闭触点
2.9.4 输入、输出和扫描时间
2.9.5 常开元件和常闭元件的选择
2.9.6 Allen Bradley公司SLC500指令简述
本章小节
思考与练习
第3章 固态电子器件在工业中的应用
3.1 固态电子器件简介
3.1.1 导电性
3.2 PN结和固态电子器件
3.2.1 二极管的概念
3.2.2 正向和反向偏置
3.2.3 工业中的二极管器件
3.3 双极型晶体管
3.3.1 简介
3.3.2 构成
3.3.3 BJT操作
3.3.4 BJT参数
3.4 晶体管开关
3.4.1 截止区操作
3.4.2 饱和区操作
3.4.3 放大区操作
3.4.4 转换周期
3.4.5 达林顿结构
3.5 晶体管偏置和放大
3.5.1 两个电阻的偏置电路
3.5.2 4电阻偏置电路
3.6 共发射极晶体管放大电路
3.7 晶体管稳压电路
3.7.1 串联稳压电路
3.7.2 并联稳压电路
3.8 BJT电路的故障检修
3.9 其他固态电子器件
3.9.1 半导体闸流管
3.9.2 场效应晶体管
3.9.3 结型场效应管
3.9.4 金属氧化物半导体FET
3.9.5 互补金属氧化物半导体
本章小节
思考与练习
第4章 运算放大器和线性集成电路
4.1 运算放大器的历史
4.2 运算放大器参数的介绍
4.3 运算放大器的数据手册
4.4 反相放大器
4.4.1 输入和输出电阻
4.4.2 输出饱和
4.4.3 输出偏置
4.5 同相放大器
4.5.1 输入和输出电阻
4.5.2 电压跟随器
4.6 加法放大器
4.7 差分放大器
4.8 电压-电流转换器
4.9 电流-电压转换器
4.10 积分器和微分器
4.10.1 运算放大积分器
4.10.2 运算放大微分器
4.11 比较器和窗口检波器
4.11.1 运算放大器比较器
4.11.2 集成电压比较器
4.11.3 窗口比较器
4.12 有源滤波器电路
4.12.1 低通滤波器
4.12.2 高通滤波器
4.12.3 带通滤波器
4.12.4 带阻滤波器
4.13 仪用放大器
4.13.1 离散和单片集成电路的实现
4.13.2 小结
4.14 电流差分放大器
4.14.1 偏压电流差分放大器
4.14.2 电流差分放大器的应用
本章小节
思考与练习
第5章 晶闸管
5.1 晶闸管概述
5.2 可控硅整流器
5.2.1 SCR器件符号
5.2.2 特性曲线和波形
5.2.3 了解SCR的数据表
5.2.4 典型的门极触发电路
5.2.5 电源控制的工作情况分析
5.3 晶闸管触发器件
5.3.1 肖特基二极管
5.3.2 二极管交流开关管
5.3.3 单结晶体管
5.3.4 可编程单结晶体管
5.4 SCR的实际应用
5.4.1 延时电路
5.4.2 闪光电路
5.4.3 电动机速度控制电路
5.4.4 保护电路
5.5 三端双向可控硅开关
5.5.1 特性曲线和波形
5.5.2 了解三端双向可控硅开关的数据表
5.5.3 三端双向可控硅开关的典型操作
5.6 三端双向可控硅开关的应用
5.6.1 简单的交流开关
5.6.2 照明控制
5.6.3 零点开关电路
5.7 可控晶闸管开关
5.7.1 可关断晶闸管
5.7.2 硅控制开关
5.7.3 硅双向开关
5.8 晶闸管的故障诊断
本章小节
思考与练习
第6章 工业传感器
6.1 传感器简介
6.1.1 控制传感器、变送器和换能器
6.1.2 校准
6.1.3 传感器分类
6.2 接近开关传感器
6.2.1 电感和电容接近传感器
6.2.2 接近开关的工作过程
6.2.3 电感接近传感器特性
6.3 光电传感器
6.3.1 光电传感器的工作原理
6.3.2 光电传感器检测方式
6.3.3 光电传感器特性
6.3.4 解释光电传感器特性
6.4 温度传感器
6.4.1 温度传感器的分类
6.4.2 电阻式温度检测器
6.4.3 热敏电阻
6.4.4 热电偶
6.4.5 集成温度传感器
6.4.6 高温计
6.5 压力传感器
6.5.1 压力传感器的类型
6.5.2 波登管、膜片和波纹管压力传感器
6.5.3 压差传感器
6.5.4 压电式传感器
6.5.5 固态压力传感器
6.5.6 电阻应变计和测压仪
6.6 流量传感器
6.6.1 流量传感器的分类
6.6.2 差压流量传感器
6.6.3 速度流量传感器
6.6.4 容积式流量计
6.6.5 质量流量传感器
6.6.6 视觉流量传感器
6.7 液位传感器
6.7.1 液位传感器的分类
6.7.2 点接触式液位传感器
6.7.3 连续液位传感器
6.8 位置传感器
6.8.1 线性电位器
6.8.2 旋转电位器
6.8.3 线性可变差动变压器
6.9 其他类型的过程传感器
6.9.1 密度传感器
6.9.2 黏度传感器
6.9.3 湿度传感器
6.10 传感器输出接口
6.10.1 电流宿和电流源
6.10.2 传感器输出结构
6.10.3 传感器与自动控制器的接口
6.10.4 两线和三线输出传感器
本章小节
思考与练习
第7章 电动机
7.1 相关电工知识
7.1.1 磁体
7.1.2 电磁场
7.1.3 转矩
7.1.4 功
7.1.5 马力
7.2 直流电动机的构造
7.2.1 电枢
7.2.2 定子
7.2.3 端盘
7.2.4 电刷和电气接口
7.3 直流电动机的种类和典型的操作
7.3.1 直流串励电动机
7.3.2 直流并励电动机
7.3.3 直流复励电动机
7.4 直流电动机的方向控制、调速和制动
7.4.1 脉宽调制
7.4.2 制动技术
7.5 交流电动机的工作原理
7.5.1 交变磁场
7.5.2 旋转磁场
7.6 交流电动机的组成
7.6.1 定子的结构
7.6.2 转子的结构
7.6.3 离心式启动开关
7.6.4 热过载保护
7.6.5 端盖
7.7 单相感应电动机
7.7.1 电阻启动电动机
7.7.2 电容启动电动机
7.7.3 罩极电动机
7.8 三相交流电动机
7.8.1 笼型感应电动机
7.8.2 绕线型转子感应电动机
7.8.3 同步电动机
7.8.4 功率因数
7.8.5 功率因数修正
7.9 电动机的铭牌
7.10 交流电动机驱动
7.10.1 可变电压逆变器驱动
7.10.2 脉宽调制驱动
7.10.3 磁通量向量驱动
7.11 永磁直流电动机
7.11.1 性能指数
7.11.2 分类和特征
7.11.3 传统的永磁电动机
7.12 步进电动机
7.12.1 永磁步进电动机
7.12.2 原理和励磁模式
7.13 伺服电动机
7.13.1 直流伺服电动机
7.13.2 交流伺服电动机
7.14 光学编码器
7.14.1 增量编码器
7.14.2 绝对编码器
本章小节
思考与练习
第8章 连续过程控制
8.1 自动控制简介
8.2 系统响应
8.2.1 死区时间延迟
8.2.2 瞬态响应简介
8.2.3 稳态响应简介
8.3 控制系统的组成
8.3.1 系统建模
8.3.2 开环控制系统
8.3.3 闭环控制系统
8.3.4 负载变化:过程干扰
8.4 一个有效的控制系统的特征
8.4.1 瞬态响应
8.4.2 稳态响应
8.4.3 稳定性
8.5 滞后和超前过程
8.5.1 一阶滞后系统
8.5.2 二阶滞后系统
8.5.3 二阶滞后过程的闭环响应
8.6 单闭环间歇控制器
8.6.1 开关控制器
8.6.2 双向控制
8.6.3 浮点控制
8.7 单闭环连续控制器
8.7.1 比例控制器
8.7.2 比例积分控制
8.7.3 比例微分控制
8.7.4 比例积分微分控制器
8.8 数字控制
8.8.1 数字采样和保持
8.8.2 比例控制
8.8.3 积分控制
8.8.4 微分控制
8.9 模糊控制器
8.9.1 模糊逻辑术语
8.9.2 模糊化
8.9.3 模糊规则基础
8.9.4 反模糊化
8.9.5 模糊逻辑控制器
8.10 过程控制系统的调整
8.10.1 最终周期法
8.10.2 过程响应法
8.10.3 改进的控制技术
本章小节
思考与练习

前言/序言

电路基础与元件精讲：理解工业电子的基石 工业电子技术，作为现代工业自动化、智能化发展的重要驱动力，其核心在于对电子电路的深刻理解和灵活运用。要掌握这项技术，首先必须夯实扎实的电路基础理论。这部分内容将带领读者从最基本的电路概念出发，逐步深入到复杂的电路分析方法，为后续的专业学习打下坚实的基础。 1. 直流与交流电路基础： 电压、电流、电阻： 介绍欧姆定律、基尔霍夫电压定律（KVL）和基尔霍夫电流定律（KCL），阐释它们在分析直流电路中的作用。通过实际电阻串并联电路的计算实例，让读者直观感受这些基本定律的应用。 功率与能量： 定义电功率和电能，推导相关的计算公式，并解释在工业设备中理解功率消耗和能量管理的重要性。 交流电的产生与特性： 讲解正弦交流电的产生原理、波形特征（幅值、频率、周期、相位），以及有效值和平均值的概念。 RLC串联与并联电路： 深入分析电感（L）、电容（C）和电阻（R）在交流电路中的特性。讲解阻抗（Z）、电抗（X）的概念，以及它们如何影响电流和电压的关系。重点阐述谐振现象及其在工业中的应用，例如滤波器、振荡器等。 相量法分析： 引入相量这一强大的数学工具，简化交流电路的分析过程，能够更直观地表示和计算正弦交流电路中的电压、电流和阻抗。 2. 半导体器件原理与应用： 二极管（Diode）： 讲解 PN 结的基本原理，二极管的正向导通和反向截止特性。详细介绍不同类型的二极管，如整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、发光二极管（LED）等，并结合具体工业应用，如整流电路、稳压电源、信号指示等进行讲解。 三极管（Transistor）： 重点介绍双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的工作原理。 BJT： 讲解 NPN 和 PNP 型三极管的结构、工作区域（截止、放大、饱和），以及电流控制和电压控制的特性。分析三极管作为放大器和开关的电路，并通过实际的放大电路和开关电路设计实例，展示其在信号处理和控制中的应用。 FET： 介绍结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOSFET）的结构和工作原理。对比 BJT 和 FET 的优缺点，并说明 MOSFET 在现代工业电子中更广泛的应用，尤其是在功率驱动和数字电路中。 晶闸管（Thyristor）系列器件： 讲解单向晶闸管（SCR）、双向晶闸管（TRIAC）、门极可关断晶闸管（GTO）等功率半导体器件的触发和导通原理。重点分析它们在电力电子装置中的应用，如电机调速、交流电源控制、开关电源等。 3. 放大电路与运算放大器（Op-Amp）： 放大电路基本概念： 定义放大电路的增益、频率响应、输入电阻、输出电阻等关键参数。 放大电路的分类与结构： 介绍不同类型的放大电路，如共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路，以及它们各自的特点和适用范围。 运算放大器（Op-Amp）： 详细讲解理想运算放大器的特性（无穷大的开环增益、无穷大的输入电阻、零输出电阻）及其核心工作原理。 运算放大器的基本应用电路： 深入分析同相放大器、反相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器、微分器等经典运算放大器应用电路，并结合工业信号处理（如传感器信号放大、滤波）、模拟计算等场景进行说明。 实际运放的局限性与处理： 讨论实际运放存在的输入失调电压、输入偏置电流、有限的增益带宽积等问题，并介绍如何通过电路设计和元器件选择来克服这些限制。 4. 信号的产生与处理： 振荡器（Oscillators）： 讲解振荡器产生周期性信号的基本原理，包括正反馈、选频网络等。介绍 RC 振荡器（如文氏桥振荡器）、LC 振荡器（如哈特莱振荡器、科勒比特振荡器）以及晶体振荡器的结构和工作特点。说明振荡器在工业控制系统中的应用，例如产生时钟信号、载波信号等。 滤波器（Filters）： 介绍滤波器的作用是允许特定频率范围的信号通过，抑制其他频率的信号。讲解低通、高通、带通、带阻滤波器的基本原理和特性。分析有源滤波器（利用运放实现）和无源滤波器（仅用 RLC 元件实现）的结构和优缺点。在工业中，滤波器用于去除噪声、隔离信号、整形信号等。 信号发生器（Signal Generators）： 简述信号发生器的作用是产生各种标准波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波等），并讲解其在工业设备测试、调试和校准中的重要性。 5. 电源技术与稳压电路： 整流电路： 介绍半波整流、全波整流（中心抽头变压器式和桥式）电路，以及它们的工作原理和输出特性。 滤波电路： 讲解电容滤波、电感滤波、LC 滤波等常用滤波技术，用于平滑整流后的脉动直流电压。 稳压电路： 线性稳压器： 介绍利用稳压二极管（齐纳管）和晶体管构成的简单稳压电路，以及集成稳压器（如 78XX 系列、79XX 系列）的工作原理和优点。 开关稳压器： 讲解 DC-DC 变换器的基本原理，包括 Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（升降压）拓扑结构。强调开关稳压器的高效率和在现代工业电源设计中的普遍应用。 电源保护： 介绍过压保护、欠压保护、过流保护等电源安全机制。 6. 数字电路基础与逻辑门： 二进制数系统： 介绍二进制、十进制、十六进制之间的转换。 逻辑门（Logic Gates）： 讲解基本逻辑门（AND、OR、NOT、XOR、NAND、NOR）的逻辑功能、真值表和电路符号。 组合逻辑电路： 介绍编码器、译码器、多路选择器、数据分配器等组合逻辑电路的设计和应用。 时序逻辑电路： 讲解触发器（RS、D、JK、T 触发器）的基本原理和状态转换。介绍寄存器、计数器、移位寄存器等时序逻辑电路的功能和构建。 集成电路（ICs）入门： 简述 TTL 和 CMOS 等主流数字集成电路系列，并介绍如何阅读和应用集成电路的数据手册。 7. 工业控制中的应用基础： 传感器接口技术： 讲解不同类型传感器（如温度传感器、压力传感器、位移传感器）的信号输出特性（模拟信号、数字信号），以及如何通过适当的电路（放大、滤波、A/D 转换）将传感器信号接入微控制器或PLC。 执行器驱动： 介绍如何利用功率电子器件（如晶体管、晶闸管）驱动各种执行器（如电机、电磁阀、继电器）。 光电耦合器（Optocouplers）： 讲解光电耦合器在隔离电路、防止噪声干扰、实现安全隔离等方面的作用。 本部分内容旨在为读者构建一个坚实的理论框架，通过清晰的原理阐述和贴近实际的电路分析，帮助读者理解工业电子系统中各个模块的工作原理，为后续深入学习各种工业电子设备打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余爱好者，对各种电子技术都充满热情，但工业电子领域对我来说一直是个比较神秘的存在。之前尝试过阅读一些关于单片机和嵌入式系统的书籍，但总觉得与工业现场的实际应用还有一段距离。《工业电子技术全程辅导及实例详解》这本书的出现，让我看到了一个了解工业电子世界的绝佳机会。它不仅有“辅导”意味着它会从头开始讲解，而且“实例详解”让我看到了将理论知识转化为实际应用的可能。 我希望这本书能够以一种非常直观易懂的方式来介绍工业电子的基础知识，比如如何理解那些复杂的工业电路图，以及各个模块是如何协同工作的。我特别期待它能够提供一些入门级的实践项目，例如如何使用一些常见的工业电子模块搭建简单的控制系统，或者如何通过分析一些实际的工业电子设备来学习其中的原理。如果书中能包含一些关于常见工业电子故障的排除技巧，那就更棒了，这样即使是初学者，也能在实践中少走弯路，更快地感受到工业电子的魅力。

评分☆☆☆☆☆

我是一位在职的工程师，虽然我的专业并非直接与工业电子相关，但在工作中经常会接触到一些工业设备的维护和调试。之前遇到过不少问题，总是在网上零散地查找资料，效率不高，而且很多信息不够系统，难以形成完整的知识体系。当我翻阅这本《工业电子技术全程辅导及实例详解》时，我感觉像是找到了救星。它提供的系统性讲解，能够帮助我快速梳理和巩固我对工业电子技术的理解。 我特别看重它在“辅导”方面的深度。我希望它能深入剖析每一个知识点，并且提供清晰的逻辑线索，让我在遇到疑难问题时，能够找到解决的思路。而“实例详解”部分，我期待它能够包含一些实际的电路图、故障分析案例，甚至是一些调试过程的记录。这样，我就可以将书中的知识与我实际工作中遇到的情况进行对照，从而更好地理解和解决问题。我相信，通过这本书的学习，我能更自信地面对工作中的技术挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本《工业电子技术全程辅导及实例详解》真是让我眼前一亮！我一直对工业电子领域充满好奇，但总觉得理论知识枯燥难懂，实践起来更是无从下手。这本书的出现，恰好弥补了我的这一块短板。从目录上看，它就涵盖了工业电子的方方面面，从最基础的元器件（电阻、电容、电感、二极管、三极管等等）的原理和应用，到更复杂的电路设计（放大电路、振荡电路、滤波电路、电源电路等），再到实际的工业控制系统（PLC、变频器、伺服系统等）的组成和工作方式，可以说是一个非常全面的导览。 特别吸引我的是“全程辅导”这个词。我非常期待它能提供一个循序渐进的学习路径，让零基础的我也能逐步掌握核心知识。书中的“实例详解”更是让我充满了信心，我一直认为理论脱离实践是苍白的，只有通过具体的案例分析，才能真正理解抽象的概念，并且知道如何在实际项目中应用这些知识。我希望这本书的实例能涵盖工业生产中的各种典型场景，比如电机驱动、传感器信号处理、自动化生产线控制等等，这样我不仅能学到知识，还能培养解决实际问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

我是一个在制造行业摸爬滚打多年的老技术员，虽然我不是科班出身，但多年的实践经验让我积累了不少解决设备故障的“土办法”。然而，随着技术的不断发展，我越来越感觉到理论知识的欠缺，有时候遇到一些新出现的设备或者复杂的问题，就显得力不从心。《工业电子技术全程辅导及实例详解》这本书，正是我一直想寻找的“宝典”。 我特别看重它的“全程辅导”功能，希望它能帮助我系统地梳理和深化我对工业电子技术的理解，填补我理论上的空白。我希望书中能够深入讲解那些我平时工作中经常接触到的，但又说不清原理的设备，比如各种电机驱动、传感器接口、变频控制等。而“实例详解”则是我最期待的部分，我希望它能包含大量来自实际工业生产一线的案例，能够将书本上的理论知识直接与我遇到的实际问题联系起来，提供一些切实可行的解决方案和调试技巧。我坚信，通过这本书的学习，我能更好地理解设备的工作原理，更有效地排除故障，提升我的工作技能。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将毕业的电子信息工程专业的学生，我一直在寻找一本能够帮助我全面掌握工业电子核心技术的书籍。《工业电子技术全程辅导及实例详解》的出版，对我来说无疑是一个巨大的惊喜。学校的课程虽然涉及了部分工业电子的内容，但往往偏重理论，对于实际应用和工程实践的介绍相对较少。这本书的书名就直接点出了我的需求——“全程辅导”意味着它会系统地引导我学习，“实例详解”则能让我将理论与实践相结合。 我非常期待书中能够详细介绍工业电子中常用的元器件的选型原则、工作特性以及在不同电路中的具体应用。同时，我也希望它能深入讲解各种工业控制系统的基本原理和设计方法，例如如何构建一个可靠的电源系统，如何实现高精度的信号采集与处理，以及如何设计和优化一个自动化控制方案。对于“实例详解”的部分，我希望它能够提供一些具有代表性的工程案例，并且分析这些案例的电路设计思路、关键技术难点以及解决方案，这样我才能在毕业后更快地适应工业界的实际工作需求。