电子与感测组件

电子与感测组件
电子技术发展迅速，在机械设计的范畴中，“纯机械”的设计已经不多了，从
机车、汽车、自动化设备，到飞机、人造卫星，这些产品虽然仍是以“机械”为主
体，但无不大量使用电子与感测组件。对于机械设计者来说，电子与感测组件带来
了许多便利，使我们的设计领域更加扩大，许多以机械方式很难达成的功能，运用
电子与感测组件都能够简单地达到，且相对所需要的成本、空间都比较小。
这个单元的重点即在电子与感测组件的认识与应用，希望使读者了解在作机械
设计时有哪些电子与感测组件可以运用，并且透过例题和小型实作计划的设计，培
养基本的机电整合设计的能力。本单元还是从机械设计工具应用的角度出发，而不
过度专注于电子学与电路学理论，适合非电子科系与初学者做概论性阅读。
1. 电子组件
本节主要在介绍常见的电子组件及基本运用常识，并藉由范例的说明了解其运
用方法。
1.1 电阻器(Resistor)
在电子世界中，任何组件或材料均有电阻值，材料电阻值越大时电流也越难通
过。对于一个均质、等截面的导体，电阻值的大小与截面积A 成反比，与长度L 成
正比：

其中ρ是导体的「电阻系数(resistivity)」，例如云母电阻系数很大不易传导电，相反
的金属材料如金、银、铜电阻系数小,极容易传导电流，故常制作成电线或导线来传
输电。
图1 为常见的各种电阻。图1(a)中「碳膜电阻(carbon film resistor)」最早期也最
普遍使用的电阻器，于高温真空中分离有机化合物之碳，使附着于瓷棒上并切割而
成，电阻值范围可达0.15Ω~22MΩ，以自动化大量生产，质量安定、价格便宜，为
各类电子产品广泛使用。图1(b)为「金属膜电阻(metal film resistor)」，以安定性高的
合金为电阻材料而制成的，以镍铬最常被使用，耐久性佳、精确度高，常用在精密
电路中。图1(c)为「水泥电阻(cement resistor)」及「陶瓷电阻(ceramic resistor)」，是
将电阻线绕在无碱性耐热瓷件上(wire wound resistor)，用特殊不燃性耐热水泥或陶
瓷充填密封而成，具有耐高电流、耐震、耐湿、耐热等特性，适用于印刷电路板。