Виктор Борисов - Юный радиолюбитель [7-изд]

Предлагаю для экспериментов и конструирования три варианта фотореле с разными светочувствительными датчиками.

Схема первого варианта фотореле приведена на рис. 255, а . В нем в качестве фотоэлемента используется маломощный низкочастотный транзистор V1 (МП39-МП42). Отбери транзистор с коэффициентом h 21Э не менее 50 и с возможно меньшим током I КБО . Верхнюю часть корпуса транзистора осторожно спили лобзиком, а затем поверхность кристалла очисти от попавших на нее металлических опилок. Во избежание попадания пыли и влаги на кристалл корпус необходимо закрыть тонкой прозрачной полиэтиленовой или лавсановой пленкой. Получается фототранзистор.

Как работает такой вариант фотореле? В исходном состоянии, когда светочувствительный элемент затемнен, оба транзистора закрыты. При освещении кристалла транзистора V1 обратное сопротивление его коллекторного перехода уменьшается, что ведет к резкому возрастанию тока коллектора. Этот ток усиливается транзистором V2. При этом реле К1, являющееся нагрузкой транзистора V2, срабатывает и своими контактами К1.1 включает цепь управления.

Регулировка фотореле сводится к установке режимов работы транзисторов. Надо, подобрать такое сопротивление резистора R1, чтобы при затемненном фототранзисторе через обмотку реле протекал ток 5–8 мА. Резистор R2 в этом автомате выполняет роль ограничителя тока базовой цепи транзистора V1, a R4 — в коллекторной. Электромагнитное реле К1 может быть типа РСМ, РЭС с обмоткой сопротивлением 200–700 Ом или самодельное.

Фотореле будет работать значительно лучше, если световой поток будет попадать на фототранзистор через небольшую линзу, в фокусе которой находится его кристалл.

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.