Юный радиолюбитель [7-изд]

Схема второго варианта фотореле показана на рис. 255, б. Оно отличается от первого варианта фотореле в основном лишь тем, что в нем светочувствительным датчиком служит фоторезистор R1. Включен он в цепь базы транзистора V1 последовательно с резистором R2, ограничивающим ток в этой цепи. Темновое сопротивление фоторезистора велико. Коллекторный ток транзистора в это время мал. При освещении фоторезистора его сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению тока базовой цепи. Возросший и усиленный двумя транзисторами фототок течет через обмотку электромагнитного реле К1 и заставляет его срабатывать — контакты К1.1 включают цепь управления. Для такого варианта фотореле можно использовать фоторезисторы типов ФСК-1, ФСК-2. Электромагнитное реле должно быть рассчитано на ток срабатывания 10–12 мА (сопротивление обмотки 200–400 Ом).

В третьем варианте фотореле, схема которого изображена на рис. 255, в, роль датчика выполняет фотодиод V1 типа ФД-1 или ФД-2.

Рис. 255.Варианты фотореле

Электромагнитное реле К1 такое же, как в первых вариантах фотореле. Здесь фотоэлемент и резистор R1 образуют делитель напряжения источника питания, с которого на базу транзистора V2 подается отрицательное напряжение смещения. Пока фотодиод не освещен, его обратное сопротивление (а включен он в цепь делителя в обратном направлении) очень большое. В это время напряжение смещения на базе транзистора определяется в основном только сопротивлением резистора R1. Транзистор V2 при этом открыт, а транзистор V4 закрыт. Контакты К1.1 реле К1 разомкнуты. Но стоит осветить фотодиод, как тут же его обратное сопротивление и падение напряжения на нем уменьшатся, отчего транзистор V2 почти закроется, а транзистор V4, наоборот, откроется. При этом реле К1 сработает и его контакты К1.1, замыкаясь, включат исполнительную цепь. При затемнении фотодиода его обратное сопротивление вновь увеличится, транзистор V2 откроется, транзистор V4 закроется, а реле К1, отпуская, своими контактами разорвет исполнительную цепь.

Какова в этих фотореле роль диодов V3, шунтирующих обмотки электромагнитных реле? В те моменты времени, когда транзистор усилителя переходит из открытого состояния в закрытое и ток коллекторной цепи резко уменьшается, в обмотке реле возникает электродвижущая сила самоиндукции, поддерживающая убывающий ток в коллекторной цепи. При этом мгновенное суммарное напряжение ЭДС самоиндукции и источника питания электронного реле значительно превышает максимальное допустимое напряжение на коллекторе и р-n

переходы транзистора могут быть пробиты. По отношению к источнику питания автомата диод включен в обратном направлении, а по отношению к ЭДС самоиндукции в прямом и, следовательно, гасит ее, предотвращая тем самым порчу транзисторов. Диод может быть как точечным, так и плоскостным, с обратным напряжением не менее 30 В.

Питать фотореле и освещающую его лампу можно как от батарей, так и от выпрямителя с выходным напряжением 9-12 В. Выпрямитель можно смонтировать в том же светонепроницаемом ящичке (рис. 256), где будет само фотореле. Прямой посторонний яркий свет не должен попадать на датчик фотореле.

Рис. 256.

Конструкции фотореле и осветитeля

Четкость срабатывания любого из фотореле, о которых я здесь тебе рассказал, в значительной степени зависит от его осветителя. Наиболее эффективно фотореле будет работать, если осветитель дает узкий и яркий пучок света в направлении точно на фотоэлектронный датчик. Осветитель можно сделать в виде металлический или картонной трубки длиной 120–220 и диаметром 28–30 мм. Внутри трубки на одном конце укрепи малогабаритную лампу накаливания, рассчитанную на напряжение 9-12 В (например, автомобильную), а на другом собирательную линзу (например, круглое очковое стекло) с фокусным расстоянием 100–120 мм. Взаимное расположение линзы и лампы в осветителе подбери опытным путем так, чтобы свет выходил из осветителя узким пучком.

Как можно использовать фотореле? По-разному. Можно, например, фотореле установить у входа в школу, чтобы оно включало светящуюся надпись: «Добро пожаловать». Или смонтировать его перед стенной газетой, чтобы автоматически включалась подсветка газеты, когда к ней подходят ребята. Его можно установить на модели конвейера, имитирующего погрузку ящиков с готовой продукцией. Всякий раз, когда «ящик» пересекает луч света, срабатывает электромеханический счетчик, включенный в исполнительную цепь, или вспыхивает сигнальная лампа.

Вообще же фотореле является полезнейшим учебно-наглядным пособием для физического кабинета школы. Большим успехом оно будет пользоваться и на вечерах, посвященных технике сегодняшнего дня.

АВТОМАТ ВКЛЮЧЕНИЯ УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Датчик фотореле можно разместить и на улице, защитив его от прямого попадания искусственного света. Тогда реле будет срабатывать с наступлением ночного времени суток и автоматически включать питание лампы уличного освещения или лестничной клетки, а утром выключать ее.