Одним из многочисленных автоматов, в общем смысле слова, является фотореле. Оно визуально незаметно, малофункционально и применяется во многих нишах. Устройство обладает единственной реакцией на внешний фактор наличия или отсутствия света — соединение или разрыв линии, по которой идет ток. Последнее используется как напрямую для отключения или активации потребителей, так и в качестве сигнального импульса. Встретить фотореле можно во многих сферах жизни, от контрольных линий производства или турникетов метро, до их присутствия в роли элементов выключателей освещения различного плана.
Турникеты в метро:
Многие не раз попадали в ситуации, когда в темноте не видно расположения предметов. Причем это мешает не только процессу личного перемещения, но и создает неудобство, когда нужно что-то найти в темноте. Вопрос вполне решаем установкой лампы. Вот только сразу выявляется проблема с ее включением в темноте. Здесь в роли автомата может применятся фотореле, включающее освещение именно в те моменты, когда наступает темнота.
Упомянутая ниша использования не единственная. На основе реакции датчика на видимое излучение, построены и считающие единицы товара приборы, и охранные устройства. Оба названых типа определяют пересечение луча света объектом. На том же принципе бывают выполнены системы автоматического открытия дверей, ворот или шлагбаумов.
Простота конструкции позволяет легко изготовить комплекс из реагирующей части и фотореле своими руками, о чем и пойдет речь в статье. Будут рассмотрены виды соединения готовых сборок, выпускаемых промышленностью и их схемы, раскрывающие сущность названых частей, от самых элементарных, до использующих в своей основе микроконтроллер.
Принцип действия
На схеме показан принцип действия устройства. Фоторезистор PR1 уменьшает при повышении освещенности свое сопротивление до нескольких Ком, благодаря чему открывается фототранзистор VT2, который включает фотореле K1, и уже это устройство, в свою очередь, начнет передавать сигналы. Защищает схему от самоиндукции диод VD1. Благодаря такому принципу, даже очень слабые сигналы позволяют включать или выключать свет.
Фото — Схема фотореле
Главная рабочая часть — фотоэлемент, представляет собой газовую трубку, в которой производится ионизация газа. Она имеет катод, который способен вырабатывать электроны пропорционально интенсивности направленного к ней света, также трубка оснащена анодом для сбора электронов.
Фото — Фотореле
Всякий раз, когда отрицательно заряженная поверхность помещается в атмосферу ионизируемого газа, такого как пары ртути или какой-либо инертный газ, на неё переходят электроны. Там посредством использования теории скоростей Ферми-Дирака, электроны ускоряются в зависимости от силы приложенного электрического поля.
Фото — Фотореле TDM
Эти электроны перемещаются на относительно короткое расстояние до столкновения с атомом ионизирующего газа. Когда электрон, имеющий постоянную кинетическую энергию, проходит через ионизирущее вещество, он нарушает атомы, с которыми сталкивается. Также его траектория действия может периодически меняться. Если материал является газообразным, то полученные фрагменты или ионы могут перемещаться в противоположную сторону друг от друга. Но если электроны выбиты из атомов, то они двигаются в одном направлении, а остаточные положительные ионы — в противоположном. Выход типа ионизации или фотоэлемента зависит от числа электронов на аноде.
Именно перемещения электрических частиц в определенной последовательности и становится причиной переключения приспособления. Нужно сказать, что это особенно удобно для устройств с датчиком движения Finder, Legrand.
Усиление фототранзистора
Диапазон работы фототранзистора напрямую зависит от интенсивности его освещения, поскольку от этого зависит положительный потенциал базы.
Базовый ток от падающих фотонов усиливается с коэффициентом усиления транзистора, который варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч единиц. Следует отметить, что фототранзистор с коэффициентом усиления от 50 до 100 более чувствителен, чем фотодиод.
Дополнительное усиление сигнала может быть обеспечено с помощью фототранзистора Дарлингтона. Фототранзистор Дарлингтона представляет собой фототранзистор, выход которого (эмиттер) соединен с базой второго биполярного транзистора. Схематическое изображение фототранзистора Дарлингтона:
Датчик движения и сенсор света
Закончив разбирать подключение и присоединение фотореле для уличного освещения, перейдем в помещения под крышей. Здесь также найдется работа аналогичной системе. В сущности, кроме обширности пространства по сравнению с внешними пределами, различий нет. Ночью, как и на улице в помещении ничего не видно. И здесь также нужна система иллюминации, разгоняющая тьму в периоды мрака. Вот только не каждый рачительный хозяин готов платить лишние деньги за расходуемую бессмысленно большую часть времени электроэнергию. Ведь надобность в свете хоть и возникает изредка ночью, но не длится весь ее период. Вот здесь, как раз придет на помощь соединение нескольких компонентов: датчика освещенности и движения. То есть, сама система будет работать только ночью и именно в то время, когда кто-то движется в пределах действия сенсоров. В момент определения обоих факторов и будет отдаваться команда светильнику для включения. Главное не забыть настроить фотореле на текущую норму освещенности пространства и детектор движения на желаемую чувствительность.
Схема подключения детектора движения и датчика освещенности к лампам:
Сразу небольшое замечание, касающееся детектора движения. Он должен быть или инфракрасным, или ультразвуковым. Причина проста — оптический, пока выключен свет, не «увидит» движение объекта в сенсорном поле, а значит и не даст команду на активацию ламп.
Расширение функциональности с добавлением реле времени
Планируя использовать фотореле для уличного освещения своими руками, можно слегка расширить его функциональность, добавив таймер отключающий свет через установленное время. Причина проста — не нужно тратить электричество на работу ламп всю ночь, когда они точно никому не нужны. С целью реализации можно использовать реле отключения, наподобие IEK ORT-A2-AC230V, THC-B1 или аналогичные.
Расширенная схема питания уличного освещения:
Подключение фотореле
Схема подключения фотореле для уличного освещения бывает двух видов: с двумя проводами или числом проводов, кратным двум при подключении ряда ламп или фонарей к реле непосредственно, или тремя выводами.
Все модификации реле с тремя выводами по международному стандарту имеют три разноцветных провода. Чтобы подключить фотореле к освещению, необходимо произвести соединения проводов согласно чертежу. Обычно происходит это следующим образом при наличии в реле 3-х проводов разного цвета:
- Коричневый. Соединяется с одним из проводов переменного напряжения напрямую в монтажной коробке реле;
- Синий. Является «нулевым» проводом, подключается к нулевому выводу в монтажной коробке, от него идет провод на осветительный прибор;
- Красный. Провод от светореле присоединяется к разъему в монтажной коробке, с него на световой прибор поступает фаза.
При двухпроводной схеме фаза с нулевым проводом подключается к двум соответствующим контактам коробки реле, а осветительные приборы к двум другим, подключить их большее количество можно параллельным соединением.
Существуют модификации фотореле, применяемые для работы в электросетях с заземляющей шиной, для этого монтажная коробка оснащается дополнительным выводом для подсоединения заземляющего провода (зеленый цвет).
Схема, как подключить фотореле, всегда нарисована на самом корпусе устройства, указана в техническом паспорте, так что ошибиться при подключении практически невозможно.
Каким может быть фотореле
- Управление порогом срабатывания есть у всех современных моделей.
- Дополнительной функцией программирования снабжаются самые дорогие разновидности. Например, отдельная программа устанавливается для управленияна каждое время года. И отдельно по временам суток.
- Наличие выносных датчиков характерно для фр, которые не предназначены для монтажа на улице. Достаточно использовать 2 провода, чтобы подключить такой датчик к внутренней схеме.
- Вообще датчики у простых фр 602 бывают либо выносными, либо встроенными.
- Само фр имеет разное назначение. Например, подходит для установки на улице, тогда продаётся внутри герметичного корпуса. А есть варианты для внутренней установки на рейку электрощита с обозначением Din.
- Реже всего можно встретить самодельные фр, внутри которых вместе собираются датчик движения и таймер, фотоэлементы. Такие конструкции самые дорогие. Снабжаются обычно специальными электронными табло, благодаря которому работа освещения настраивается максимально точно.
- Чаще можно найти приборы, где схема совмещает фотодатчики и устройства, реагирующие на движение.
Как подключить устройство к уличному фонарю: схемы и принципы
При подключении простого устройства нужно ознакомиться с его конструкцией. Главным элементом является фотодиод, который может находиться снаружи или внутри корпуса. В первом случае датчик монтируют на улице, а электронный блок подключают на электрическом щите в помещении. При внутреннем расположении чувствительной детали прибор монтируют на улице.
Прибор имеет небольшие размеры и простое крепление
Знание конструктивных особенностей устройства позволяет подключить его к фонарю максимально эффективно
Поэтому важно определить тип фотореле, приобрести качественный прибор, подобрать схему, а затем приступать к подключению датчика
Фотореле на схеме
Правильная схема подключения значительно облегчает самостоятельную установку прибора. На электрической схеме фотодиод представлен в виде условного графического обозначения, представляющего собой треугольник на оси симметрии с направленными сверху вниз стрелками. На простых схемах прибор может обозначаться в виде круга или прямоугольника с надписью «ФР».
Стрелки на схеме символизируют отражение света
Подключение
Кронштейн с прибором монтируют в затенённом месте. Листва деревьев, навесы, осадки не должны влиять на работу устройства. После определения места расположения нужно узнать количество светильников, для которых необходимо управление. На один источник света монтируется одно фотореле. Если же используется большое количество фонарей, то лучше всего применить контроллер. Он получает сигнал от фотодатчика и позволяет управлять несколькими светильниками одновременно.
Схема подключения к одной лампе очень проста
Конструкция прибора может включать в себя клеммы, что упрощает подключение. Они необходимы для зажима проводов. Кабель каждого цвета соединяют с соответствующим проводом лампы и цепи питания. Если клеммы отсутствуют, то следует установить распределительную коробку. Корпус устройства должен быть защищён от влаги и осадков. Известные производители указывают на упаковке или в инструкции схему подключения элемента.
Наиболее популярная структура фототранзистора
На мой взгляд, к самой популярной и востребованной структуре, которая представлена в фототранзисторе, следует отнести структуру n – p – n
Как правило, биполярные фототранзисторы вышеназванной схемы изготовлены либо из монокристаллического кремния, либо из монокристаллического германия.
Стоит отметить, что данный прибор способен создать такой механизм взаимодействия со световыми лучами, который позволит иметь большую оптическую чувствительность, нежели обычный транзистор или фотодиоды.
Где поставить
Место для установки выбирается так, чтобы на фотоэлемент не попадал свет от лампы, из окна, рекламного щита. При расположении дома у проезжей части на прибор не должен направляться свет фонарей проезжающих машин. Выбор места ограничивают требования по высоте – 1,8-2 метра от земли (если установить выше, для регулировки потребуется табуретка/стул или лестница/стремянка).
Решение этой проблемы облегчается при использовании некоторых хитростей. Фотодатчик можно оградить отрезком черной пластиковой трубы соответствующего диаметра длиной 15-20 см. Угол подпиливания – 30-45о от столба или стены. Если прожектор один, фотореле размещается с другой стороны столба. Параметры подстраиваются точнее, если датчик размещен на западной или восточной стороне.
Параметры транзисторов МП26 — МП42 | Мастер Винтик. Всё своими руками!
Типприбора | Структура | Pк max[ мВт ] | fгр, f*h216[ МГц ] | Uкбо max[ В ] | Uэбо max[ В ] |
МП26МП26АМП26Б | p-n-pp-n-pp-n-p | 200200200 | ≥0.2*≥0.2*≥0.5* | 707070 | 707070 |
МП35 | n-p-n | 150 | ≥0.5* | 15 | — |
продолжение таблицы
Типприбора | IK max I*K и max[мА ] | Iкбо [мкА ] | h21э | Cк[ пФ ] |
МП26МП26АМП26Б | 300*300*400* | ≤75 (70В)≤75 (70В)≤75 (70В) | 13…25 (35В;1.5мА)20…50 (35В;1.5мА)30…80 (35В;1.5мА) | ≤15 (35В)≤15 (35В)≤15 (35В) |
МП35 | 20 (150*) | 30 (5В) | 13…125 (5В;1мА) | — |
продолжение таблицы
Типприбора | rКЭнас[ Ом ] | Kш [ дБ ] r*6 [ Ом ] | τк [ пс ]t*pac [ нс ]t**выкл [ нс ] | примечание |
МП26МП26АМП26Б | ≤2.2≤2.2≤1.8 | ——— | ≤1500***≤1500***≤1500*** | |
МП35 | — | ≤220* | — |
Параметры транзисторов МП36, МП37
Типприбора | Структура | Pк max[ мВт ] | fгр, f*h216[ МГц ] | Uкбо max[ В ] | Uэбо max[ В ] |
МП36А | n-p-n | 150 | ≥1* | 15 | — |
МП37АМП37Б | n-p-nn-p-n | 150150 | ≥1*≥1* | 3030 | —— |
продолжение таблицы
Типприбора | IK max I*K и max[мА ] | Iкбо[мкА ] | h21э | CкC*12э[ пФ ] |
МП36А | 20 (150*) | ≤30 (5В) | 13…45 (5В;1мА) | — |
МП37АМП37Б | 20 (150*)20 (150*) | ≤30 (5В)≤30 (5В) | 15…30 (5В;1мА)25…50 (5В;1мА) | —— |
продолжение таблицы
Типприбора | rКЭнас[ Ом ]r*БЭ нас [ Ом ]K**у. р. [ дБ ] | Kш [ дБ ]r*6 [ Ом ] | τк [ пс ] | примечание |
МП36А | — | ≤10 (1кГц) | — | |
МП37АМП37Б | —— | ≤220*≤220* | —— |
МП38, МП39, МП40
Типприбора | Структура | Pк maх[ мВт ] | fгр, f*h216[ МГц ] | Uкбо maxU*КЭR max[ В ] | Uэбо max[ В ] |
МП38МП38А | n-p-nn-p-n | 150150 | ≥2*≥2* | 1515 | —— |
МП39МП39Б | p-n-pp-n-p | 150150 | ≥0.5*≥0.5* | 15* (10к)15* (10к) | 55 |
МП40МП40А | p-n-pp-n-p | 150150 | ≥1*≥1* | 15* (10к)30* (10к) | 55 |
продолжение таблицы
Типприбора | IK max I*K и max[мА ] | Iкбо[мкА ] | h21э | Cк[ пФ ] |
МП38МП38А | 20 (150*)20 (150*) | ≤30 (5В)≤30 (5В) | 25…55 (5В;1мА)45…100 (5В;1мА) | —— |
МП39МП39Б | 20 (150*)20 (150*) | ≤15 (5В)≤15 (5В) | ≥12 (5В;1мА)20…60 (5В;1мА) | ≤50 (5В)≤50 (5В) |
МП40МП40А | 20 (150*)20 (150*) | ≤15 (5В)≤15 (5В) | 20…40 (5В;1мА)20…40 (5В;1мА) | ≤50 (5В)≤50 (5В) |
продолжение таблицы
Типприбора | rКЭнас[ Ом ] | Kш [ дБ ]r*6 [ Ом ] | τк [ пс ] | примечание |
МП38МП38А | — | ≤220*≤220* | — | |
МП39МП39Б | — | -≤12 (1кГц) | — | |
МП40МП40А | — | — | — |
Параметры транзисторов МП41,МП42
Типприбора | Структура | Pк max[ мВт ] | fгр, f*h216[ МГц ] | Uкбо maxU*КЭR max[ В ] | Uэбо max[ В ] |
МП41МП41А | p-n-pp-n-p | 150150 | ≥1*≥1* | 15* (10к)15* (10к) | 55 |
МП42МП42АМП42Б | p-n-pp-n-pp-n-p | 200200200 | ≥2*≥1.5*≥1* | 15* (3к)15* (3к)15* (3к) | ——— |
продолжение таблицы
Типприбора | IK max I*K и max[мА ] | Iкбо[мкА ] | h21э,h*21э | CкC*12э[ пФ ] |
МП41МП41А | 20 (150*)20 (150*) | ≤15 (5В)≤15 (5В) | 30…60 (5В;1мА)50…100 (5В;1мА) | ≤50 (5В)≤50 (5В) |
МП42МП42АМП42Б | 150*150*150* | ——— | 20…35* (1В;10мА)30…50* (1В;10мА)458…100* (1В;10мА) | ——— |
продолжение таблицы
Типприбора | rКЭнас[ Ом ] | Kш [ дБ ] | τк [ пс ]t*pac [ нс ]t**выкл [ нс ] | примечание |
МП41МП41А | —— | —— | —— | |
МП42МП42АМП42Б | ≤20≤20≤20 | ——— | ≤2000***≤1500***≤1000*** |
Цоколёвка и размеры транзисторов МП26 — МП42
Популярность: 15 274 просм.
Источник: //www.MasterVintik.ru/parametry-tranzistorov-mp26-mp42/
Микропроцессорное фотореле
Современные технологии коснулись и фотореле. Все чаще начинают применяться устройства на базе микроконтроллеров, которые позволяют не только производить определение наличия светового потока, но и совмещать множество других функций. Причем расширение не требует сильного изменения аппаратной составляющей, достаточно модифицировать внутреннюю программу.
Микроконтроллер — маленький компьютер, изначально ориентированный на управление устройствами в зависимости от внешних факторов и алгоритма. Кроме того, его возможностей вполне достаточно для присоединения к общей цифровой сети, объединяющей группы оборудования различного плана.
Также стоит упомянуть о промышленных образцах фотореле, оснащенных «умной» частью. Но их функциональность обычно ограничена производителем. Поэтому лучше рассмотреть другую систему. К примеру, Arduino. Его возможностей вполне достаточно для осуществления контроля света, отключения линии днем и ночью, отправки сообщений о текущем используемом режиме или сигнализации о нарушениях в работоспособности лампы.
На аппаратной стороне, все что непосредственно не касается функций контроля, возлагается на дополнительно подключаемые «шилды» к Arduino. В приведенной схеме последнее будет относиться к часам, датчику света и самому реле. Вопрос отправки статуса конечному владельцу решается за счет GSM модуля связи, который и будет отсылать SMS о текущем режиме работы системы.
Принципиальная схема конструкции достаточно проста:
Есть примечание, касающееся приведенной сборки
Обратите внимание, что релейный модуль имеет стороннее питание. Это сделано в целях избежания скачков тока, так как шилд берет много электричества из общей линии и может вызвать «просадку» напряжения при переключениях
Отдельное питание рекомендуется и SIM800L (на приведенной схеме он подключен напрямую к самому Arduino). Также модуль GSM-связи достаточно потребляющий элемент — ему нужно выработать определенную мощность для соединения с сотовой вышкой, а взять энергию с названой целью он может только из линии снабжения.
Что касается программной части, написать соответствующий алгоритм сможет любой, знакомый с программированием микроконтроллеров Arduino. Тем более, есть множество кодов в интернете.
Несмотря на функциональную простоту фотореле, ниш применения у него достаточно. Тем более, что малые возможности расширяются добавлением новых за счет небольшого усложнения схемы и использования микроконтроллеров.
Схема простого фотореле
Начнем с простого устройства наподобие ночника. Когда светло, он выключен, но чем темнее становится, тем ярче горит лампа. Сразу маленькое напоминание — питание устройства 220 В, так что нужно быть аккуратнее и внимательнее при его сборке и проверке.
Схема ночника:
Чем меньше освещенность фоторезистора, тем сильнее открыт семисторный ключ Q6004LT. Соответственно, больше тока предоставляется нагрузке, в роли которой выступает маломощная лампа накаливания.
Есть вариант описанной схемы, использующий уже 5 элементов. В ней лампа просто загорается в темноте на максимальную яркость и гаснет в моменты попадания света на фоторезистор.
Простая схема фотореле:
Настройка чувствительности выполняется подбором значения R1. Изменять в какую-либо сторону его нужно в относительно небольших пределах. Мощность резистора выбирается для всех случаев равной 1 Вт. Семистор КУ208Г можно сменить на КУ601Г без потери функциональности конечного устройства, но в любом случае, на названый элемент схемы нужно ставить теплоотвод — при использовании указанной нагрузки, он сильно греется.
Другой несложной конструкцией можно назвать использование фотореле в связке с несколькими транзисторами. Приведенная схема изначально рассчитана на подключение потребителей через линию размыкания электромагнитного реле.
Транзисторное фотореле:
Фоторезистор PR1 с подстроечником R1 выступают в роли делителя напряжения, управляющего состоянием транзистора VT1, который в свою очередь открывает или закрывает VT2. Последний, и производит пропуск тока на реле K1, размыкающее или соединяющее линию питания нагрузки. Диод VD1 шунтирует скачки тока в моменты срабатывания электромагнитного элемента, защищая транзисторы.
Обратите внимание! Указанное устройство питается уже не от сети 220 В, а имеет свой токовый ввод от 5 до 15 В. Что касается функций подстроечника R1 — он нужен для установки чувствительности к потоку света, приводящего к срабатыванию самого устройства.
Управление освещением с использованием реле времени
Реле времени широко используются в схемах автоматики, в том числе для управления освещением.
Реле времени можно разделить на две большие группы:
- Программируемые реле времени — реле замыкает и размыкает свои контакты в соответствии с заданной программой;
- Таймеры — реле времени замыкает размыкает свои контакты на заданное время после приложения управляющего сигнала.
Программируемые реле времени и таймеры могут быть электронными и электромеханическими.
Программируемые реле времени могут быть с суточным (одна и та же программа повторяется каждые сутки), недельным (одна и та же программа повторяется каждую неделю) и годовым циклом (программа задаётся на год).
Базовая схема и принцип работы
Рассмотрим работу схемы управления освещением на базе программируемого реле времени, работающего по одной суточной программе.
Управление освещением при помощи реле времени. Базовая схема
Допустим, освещение должно быть включено ежедневно с 9:00 до 18:00. В реле времени устанавливаем текущее время и задаем программу, в соответствии с которой в 9:00 реле должно замкнуть свои контакты сроком на 9 часов. Ежедневно, при наступлении 9:00 реле времени KT1 замыкает свои контакты, силовая цепь оказывается замкнутой и освещение включено. Через 9 часов работа программы заканчивается и реле размыкает свои контакты — освещение отключается.
Схемы управления освещением нескольких линий при помощи реле времени
Для управления несколькими линиями по одной программе применяют реле времени в комбинации с контакторами. Контакторы включают и отключают питание, а реле времени управляет их работой.
Управление освещением при помощи реле времени и контакторов
Питание на катушки контакторов 1KM1, 2KM1, 3KM1 подаётся через трехпозиционный переключатель SA1 с нейтральным положением:
- В положении «Ручное» питание напрямую подаётся на катушки контакторов KM и они замыкают свои пары контактов, освещение включается в соответствии с заданной программой;
- В положении «0» цепь питания катушек контакторов разорвана и освещение отключено;
- В положении «Автомат» питание на катушки контакторов подаётся через контакты реле времени KT1. Включением и отключением освещения управляет реле времени, замыкая и размыкая свои контакты в соответствии с заданной программой.
При необходимости, можно дополнить схему сигнальной лампой HL, включенной параллельно катушкам контакторов, которая будет информировать о включении освещения.
Управление освещением с использованием реле времени для лестничных клеток
Для экономии электроэнергии и управления освещением с нескольких мест используют реле времени из группы таймеров. Данный тип реле замыкают или размыкают свои контакты после подачи на их катушку управляющего сигнала, замыкание или размыкание контактов происходит с заданной временной задержкой.
Основное применение данный тип реле времени нашёл в схемах управления двигателями и схемах АВР (автоматического ввода резерва), но для управления освещением также используется. Например, для управления освещением лестничных клеток.
Рассмотрим применение и работу реле времени для решения данной задачи:
- В начальный момент времени контакты реле KT1 разомкнуты, освещение отключено. Кнопки SB1, SB2… установлены на каждом этаже лестничной клетки и подключены параллельно к управляющим контактам реле времени KT1.
- При нажатии любую из кнопок SB, на катушку реле времени KT1 поступает управляющий сигнал, оно замыкает свои контакты, освещение включается, а реле времени начинает отсчет.
- По прошествии заданного времени реле KT1 размыкает свои контакты и освещение отключается.
- Если при замкнутых контактах реле (т.е. до истечения заданного времени) поступает новый управляющий сигнал, то отсчет времени начинается заново.
Управление освещением лестничных клеток с использованием реле времени
Таким образом, человек, заходя на лестничную клетку, нажимает кнопочный выключатель SB и включает освещение. На следующем этаже опять нажимает кнопку и т.д. Через заданное время освещение на лестничной клетке отключается. Настройка задержки отключения выбирается таким образом, чтобы человек достаточно времени, чтобы дойти от одного кнопочного выключателя до другого.
Данную схему можно также использовать для управления освещением в коридорах. Она позволяет организовать включение освещения с нескольких мест (как при использовании импульсного реле) и при этом ещё сэкономить электроэнергию.
Фототранзистор. Принцип работы и схема включения
Фототранзистор представляет собой твердотельное полупроводниковое устройство с внутренним усилением, которое используются для обеспечения аналоговых или цифровых сигналов.
Фототранзисторы используются практически во всех электронных устройствах, функционирование которых, так или иначе, зависит от света, например, детекторы дыма, лазерные радары, системы дистанционного управления.
Фототранзисторы способны реагировать не только на обычное освещение, но и на инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Фототранзисторы более чувствительные и создают больший ток по сравнению с фотодиодами.
Конструкция фототранзистора
Как известно, самым распространенным видом транзистора является биполярный транзистор. Фототранзисторы, как правило, биполярные устройства NPN типа.
Несмотря на то, что и обычные биполярные транзисторы достаточно чувствительные к свету, фототранзисторы дополнительно оптимизированы для более четкой работы с источником света. Они имеют большую зону базы и коллектора по сравнению с обычными транзисторами. Как правило, они имеют непрозрачный темный корпус с прозрачным окошком для света.
Большинство фототранзисторов производят из полупроводникового монокристалла (кремний, германий), хотя встречаются фототранзисторы, построенные и на основе сложных типов полупроводниковых материалов, например, арсенид галлия.
Принцип работы фототранзистора
Обычный транзистор состоит из коллектора, эмиттера и базы. В работе фототранзистора, как правило, вывод базы остается отключенным, так как свет генерирует электрический сигнал, позволяющий току протекать через фототранзистор.
При отключенной базе, коллекторный переход фототранзистора смещен в обратном, а эмиттерный переход — в прямом направлении. Фототранзистор остается неактивным до тех пор, пока свет не попадает на базу. Свет активирует фототранзистор, образуя электроны и дырки проводимости — носители заряда, в результате чего через коллектор — эмиттер протекает электрический ток.
Усиление фототранзистора
Диапазон работы фототранзистора напрямую зависит от интенсивности его освещения, поскольку от этого зависит положительный потенциал базы.
Базовый ток от падающих фотонов усиливается с коэффициентом усиления транзистора, который варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч единиц. Следует отметить, что фототранзистор с коэффициентом усиления от 50 до 100 более чувствителен, чем фотодиод.
Дополнительное усиление сигнала может быть обеспечено с помощью фототранзистора Дарлингтона. Фототранзистор Дарлингтона представляет собой фототранзистор, выход которого (эмиттер) соединен с базой второго биполярного транзистора. Схематическое изображение фототранзистора Дарлингтона:
Это позволяет обеспечить высокую чувствительность при низких уровнях освещения, так как это дает фактическое усиление равное усилению двумя транзисторами. Два каскада усиления может образовать коэффициент усиления до 100 000 . Однако необходимо учесть, что фототранзистор Дарлингтона имеет более медленную реакцию, чем обычный фототранзистор.
Схема усилителя с общим эмиттером
В данном случае формируется выходной сигнал, который переходит из высокого состояния в низкое в момент освещения фототранзистора.
Данная схема получается путем подключения резистора между источником питания и коллектором фототранзистора. Выходное напряжение снимается с коллектора.
Схема усилителя с общим коллектором
Усилитель с общим коллектором формирует выходной сигнал, который при освещении фототранзистора, переходит из низкого состояния в высокое состояние.
Схема создается путем подключения резистора между эмиттером и минусом источника питания (земля). Выходной сигнал снимается с эмиттера.
В обоих случаях фототранзистор может быть использован в двух режимах, в активном режиме и в режиме переключения.
- Работа в активном режиме означает, что фототранзистор генерирует выходной сигнал пропорциональный степени его освещенности. Когда количество света превышает определенный уровень, фототранзистор насыщается, и выходной сигнал уже не будет увеличиваться, даже при дальнейшем увеличении освещения. Этот режим работы фототранзистора полезен в устройствах, где необходимо различить для сравнения два порога освещенности.
- Работа в режиме переключения означает, что фототранзистор в ответ на его освещение будет либо «выключен» (отсечка), либо включен (насыщенные). Этот режим полезен, когда необходимо получить цифровой выходной сигнал.
Изменяя сопротивление резистора нагрузки в цепи усилителя, можно выбрать один из двух режимов работы. Необходимое значение резистора может быть определено с помощью следующих уравнений:
- Активный режим: Vcc> R х I
- Переключатель режима: Vcc
Источник: //www.joyta.ru/7452-fototranzistor-princip-raboty-i-sxema-vklyucheniya/
Как устанавливать фотореле
Нужно использовать специальные отверстия для того, чтобы закончить монтаж. Требуется только соблюдать несколько важных правил.
- Надо обязательно проверить, с каким напряжением работает питающая сеть, перед установкой магнитного пускателя и других элементов. Необходимо иметь показатель примерно в 220 В. Минимальное отклонение – 10 процентов в большую или меньшую сторону. Надо убедиться и в том, что всем правилам соответствует защита. Это относится к предохранителю, автоматическому выключателю.
- Установка запрещается, если рядом действуют химически активные вещества. Нельзя ставить с горючими, легко воспламеняющимися материалами.
- Схема подключения предполагает, что основание устройства должно находиться только внизу, не вверху.
- Свет от включаемого светильника никогда не должен попадать на фотодатчик.
Схема фототранзистора
Безусловно, как и в ситуации с фотодиодами, к главной задаче фототранзистора необходимо отнести образование полезного и качественного напряжения из светового потока. Однако, так как в структуре нашего прибора присутствует полупроводниковое усиление, появляется возможность воссоздать общую схему коллектором и эмиттером.
Именно данная модель способна на выходе давать самое высокое напряжение.
Таким образом, в отличие от фотодиодов, в схеме фототранзистора можно обойтись и без трансимпедансного усилителя базы “ОУ”.
Установка фотореле
Установить фотореле своими руками несложно, важно лишь исключить прямое влияние регулируемого источника освещения и защитить устройство от неблагоприятного воздействия извне: влаги, прямых солнечных лучей, перепадов температуры
Для устройств промышленного производства существует ряд стандартов, которым такие решения должны соответствовать: ГОСТ (отечественные) и IP (международные). Добиться же того, чтобы самодельное фотореле было защищено от факторов внешней среды сложнее, хотя и теоретически возможно. Но для желающих установить подобное устройство у себя во дворе, около своего подъезда или гаража, лучше для начала рассмотреть предлагаемые на рынке решения — без владения нужными знаниями и опытом фотодатчик своими руками довести до рабочего состояния будет крайне сложно.
Выбор фотореле
В продаже есть приборы как отечественного, так и зарубежного производства со схожим набором функций. При выборе устройства следует руководствоваться правилами:
- Суммарная мощность подключаемых светильников должна соответствовать номинальной токовой нагрузке, указанной в паспорте реле и не превышать её.
- Напряжение питания и род тока (постоянный или переменный) должны соответствовать выбранной модели.
- Для уличной установки, необходимо применять прибор со степенью защиты не ниже IP В случае выносного датчика возможно снижение IP для электронного блока при условии его установки в защищённом месте.
- При необходимости гибкой настройки стоит выбрать реле с дополнительными функциями или профессиональную модель.
Принцип работы
Фототранзистор работает так же, как и транзистор, где ток направляется к коллектору, ключевым отличием является то, что в данном приборе, электроток контролируется только двумя активными контактами.
Фото — простой фототранзистор
Фототранзистор бывает разного типа действия, про это говорят основные схемы включения устройства. Виды прибора:
- Оптический изолятор (напоминает по принципу трансформатор, у которого входы заблокированы при помощи электрических контактов);
- Фотореле;
- Датчики. Применяются в охранных системах. Это активные приборы, излучающие свет. При формировании и выделении определенного импульса, полупроводниковый прибор сразу же рассчитывает силу его возвращения. Если сигнал не вернулся или вернулся с другой частотой, то срабатывает сигнализация (как в охранных системах ИК).
Полезные советы Схемы для подключения Принципы работы устройств Главные понятия Счетчики от Энергомера Меры предосторожности Лампы накаливания Видеоинструкции для мастера Проверка мультиметром
Пошаговая инструкция по монтажу
Сразу же хотелось бы немного отойти от темы и посоветовать Вам одновременно осуществлять подключение фотореле и датчика движения для освещения. В паре эти два устройства позволят включать светильник при наступлении темноты, только в том случае, если в зоне обнаружения появился человек. Если на участке никого не будет, то лампочки загораться не будут, что позволит значительно сэкономить электроэнергию.
Способ установки зависит от того, какой класс защиты и тип крепления сумеречного выключателя света Вы купили.
На сегодняшний день существуют различные варианты изготовления, а именно:
- с креплением на DIN-рейку, на стену либо на горизонтальную поверхность;
- уличный либо комнатный вариант использования (зависит от класса защиты IP);
- фотоэлемент встроенный либо внешний.
В инструкции мы предоставим для примера установку фотореле для уличного освещения с настенным креплением. Подключение осуществляется на стенде для удобства, тем более что это всего лишь пример.
Итак, для того, чтобы самому подключить фотореле к светильнику, Вы должны выполнить следующие пункты:
- Отключаем электроэнергию на вводном щитке и проверяем наличие тока в распределительной коробке, от которой будем вести провод.
- Протягиваем питающий провод к месту установки фотореле (рядом с осветительным прибором). Рекомендуем Вам для подключения сумеречного выключателя использовать трехжильный провод ПВС, который зарекомендовал себя как надежный и не слишком дорогой вариант проводника.
- Зачищаем жилы от изоляции на 10-12 мм, чтобы подключить их в клеммы.
- Создаем отверстия в корпусе под заведение жил для того, чтобы подключить фотореле к сети и светильнику.
- Чтобы повысить герметичность корпуса, крепим в вырезанных отверстиях специальные резиновые уплотнители, защищающие от попадания пыли и влаги внутрь. Кстати, размещать сумеречный выключатель нужно таким образом, чтобы вводные отверстия были снизу, что предотвратит проникновение влаги под крышку.
- Осуществляем подключение фотореле для уличного освещения согласно электрической схеме, которую мы предоставили выше. Как видно на фото, вводная фаза подключается к разъему L, а вводная нейтраль к N. Для заземления предназначена отдельная винтовая клемма с соответствующим обозначением.
- Отрезаем нужную длину провода для подключения фотореле к лампочке (в реальности это может быть даже светодиодный прожектор). Зачищаем изоляцию также на 10-12 мм и подсоединяем к клеммам N’ и L’ соответственно. Второй конец проводника подводим к источнику света и присоединением к клеммам патрона. Если корпус светильника не проводит ток, заземление подключать не нужно.
- Установка и подключение окончены, переходим к настройке фотореле своими руками. Тут ничего сложного нет, в комплекте присутствует специальный черный пакетик, который необходимо для того, чтобы сымитировать ночь. На корпусе датчика освещенности можно увидеть регулятор (подписан аббревиатурой LUX), который служит для выбора интенсивности освещения, при котором произойдет срабатывание реле. Если Вы желаете сэкономить электроэнергию, установите поворотный регулятор на минимум (о). В этом случае сигнал о включении будет подаваться при полной темноте на улице. Обычно регулятор находится рядом с винтовыми клеммами, немного левее и выше (как показано на фото).
- Последний шаг подключения фотореле – крепление защитной крышки и включение электроэнергии на щите. Как только Вы это сделаете, можно переходить к тестированию устройства.
Вот и все, что хотелось рассказать Вам о том, как установить и подключить фотореле своими руками. Также рекомендуем Вам просмотреть наглядный видео урок, в котором подробно показывается вся сущность электромонтажа.
Инструкция по подсоединению фотореле фирмы Feron
Напоследок следует сказать о том, какие производители сумеречных выключателей являются наиболее качественными. На сегодняшний день рекомендуется отдавать предпочтение продукции от таких компаний, как Legrand (легранд), ABB, Schneider electric и IEK. Кстати, у последней фирмы есть довольно надежная модель – ФР-601, которая имеет множество положительных отзывов на форумах.
Фотореле на транзисторах
Фоторезисторы – полупроводниковые резисторы, сопротивление которых изменяется под воздействием электромагнитного излучения оптического диапазона.
Светочувствительный элемент у таких приборов представляет собой прямоугольную или круглую таблетку спрессованную из полупроводникового материала, или тонкий слой полупроводника, нанесённого на стеклянную пластинку – подложку.
Полупроводниковый слой с обеих сторон имеет выводы для подключения фоторезистора в схему. На принципиальных схемах фоторезистор обозначается знаком резистора в кружке с боковыми стрелками.Электропроводность фоторезистора зависит от освещенности.
Чем ярче освещение прибора, тем меньше сопротивление фоторезистора и больше ток цепи.
Данные приборы используются в схемах автоматического регулирования.
Фотодиоды являются разновидностью полупроводниковых диодов. Пока фотоэлемент не освежён, запирающий слой препятствует взаимному обмену электронов и дырок между слоями полупроводника. При облучении свет проникает в слой «р» и выбивает из него электроны.
Освободившиеся электроны проходят в слой «n» и там нейтрализуют дырки. Между выводами фотодиода возникает разность потенциалов, которая может быть усилена электронной схемой для включения устройств автоматики и телемеханики.
Из фотодиодов собираются батареи питания в быту и на космических кораблях.
Фототранзисторы элементы, основой которого служат транзисторы. В данном фотореле освещения применён фототранзистор прямой проводимости. Для поступления светового потока на полупроводниковый кристалл крышка транзистора удаляется простым снятием кусачками.
Фотореле на рисунке выше служит для автоматического отключения или включения исполнительных устройств при изменении освещения.
Резистор R1,R2 и фототранзистор VT1 представляют делитель напряжения на базе транзистора VT2. При освещении фототранзистора VT1 напряжение на базе транзистора VT2 понижается, транзистор VT2 закрывается, а VT3 открывается.
Реле К1 срабатывает от прохождения тока и размыкает контакты К 1-2, питание нагрузки прекращается. Диод VD2 защищает транзистор VT3 от импульсных помех, которые возникают при переключениях тока в обмотке реле К1.
Контакты реле могут использоваться для переключений исполнительных устройств автоматики и телемеханики. Резистором R1 устанавливается порог чувствительности, а R4 порог освещённости.
Светодиод HL1 индицирует включение питания и режим срабатывания реле К1. Конденсатор С1 устраняет срабатывание реле при наличии помех. Питание схемы реле стабилизировано аналоговой микросхемой DA1. Конденсаторы С2,С3 входят в сглаживающий фильтр.
Диодный мост VD1 выбран на ток до 1 ампера и напряжение 50-100 Вольт.Устройство снабжено выключателем электросети S1 и предохранителем F1.
Конструкция фототранзистора VT1 простая: удаляется «шапка» транзистора кусачками, транзистор приклеивается к гайке М.
8,а гайка с транзистором к кусочку стекла и крепится на прибор.
№ | Наименование | Тип | Замена | Количество | Примечание |
VТ1 | Фототранзистор | МП42Б | МП41Б | 1 | по рисунку |
VT2 | Транзистор | МП42Б | МП41Б | 1 | PNP-тип |
VT3 | Транзистор | МП25Б | МП21Б | 1 | PNP-тип |
R1, R4 | Резисторы | СП-3 | СПО | 2 | Переменные тип-А |
С1-С3 | Конденсаторы | К50-3Б | ЭМ | 3 | Элекролиты |
К1 | Реле | РЭС-10 | 1 | 9-12 Вольт | |
VD1-VD2 | Диоды | 1N4005 | 1N4007 | ||
VD3 | Диод | КД512Б | КД106 | 1 | |
DA1 | Стабилизатор | 7812 | 78L12 | 1 |
Правильно собранное устройство должно работать сразу. При верхнем положении движка резистора R1 и среднем положении резистора R4,при подаче освещения на фототранзистор VT1 реле К1 должно срабатывать. Предварительно реле проверить прямым включением питания 12 вольт. Резистором R1 “подогнать” чувствительность фотореле при заданном освещении R4.
Список радиоэлементов
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
Коновалов В. Опубликована: 2012 г. 0 Вознаградить Я собрал 0 0
x
- Техническая грамотность
- Актуальность материала
- Изложение материала
- Полезность устройства
- Повторяемость устройства
- Орфография
0
Средний балл статьи: 0 Проало: 0 чел.
Источник: //cxem.net/house/1-287.php
Подбираем параметры устройства
Прежде чем купить фотореле, нужно определиться с техническими характеристиками прибора:
На какое напряжение оно рассчитано. В большинстве случаев это 220 вольт, импортные модели могут иметь требование на 110 или 127 В. Встречаются приборы на 12 и 24 В (чтобы подключить такие к обычной сети понадобится блок питания). Загляните в щиток, чтобы узнать напряжение вашей сети. Значение максимального тока нагрузки. Чаще всего этот параметр имеет диапазон от 5 до 16 А. Он выбирается исходя из количества и мощности подключаемых через фотореле источников света. Диапазон срабатывания датчика. В стандартном исполнении приборы имеют границы от 5 до 50 Лк (люкс – единица измерения освещенности). Модели подороже обладают более точной регулировкой. Потребление мощности устройства в покое (от 0,1 до 1 Вт) и при срабатывании (от 2 до 10 Вт). Интервал времени (от 15 до 30 сек.) при случайном затемнении фотоэлемента. Если на датчик ненадолго попадет сильная тень или свет фар, это предотвратит ложное срабатывание. Степень защиты корпуса устройства от внешних факторов. Для уличного освещения обычно выбирают с индексом – IP 65 или IP 44, маркировка IP 40 говорит о том, что фотореле можно использовать под открытым небом только с защитным кожухом. Максимально допустимая температура наружного воздуха для нормальной работы фотореле, этот диапазон составляет от -20 до +50 ⁰С. Размеры устройства выбирают в зависимости от месторасположения прибора, габаритов щитка
Нужна ли компактная внешняя часть или это не так важно, все подбирается индивидуально.
Устройство
Самый простой вариант модели фр 602 и других вариантов состоит всего из нескольких основных компонентов:
- Переменный резистор.
- Диод.
- Реле для управления
- Фоторезистор.
- Два транзистора.
Роль транзисторов в 602 и других моделях обычно играют приборы, которые обозначаются как KT315Б. Они включаются по схеме составных резисторов, обмотка реле вполне справляется с нагрузкой данной части. Большой коэффициент усиления всегда характерен для подобных схем. Входное сопротивление тоже сохраняет высокий уровень. Благодаря этому, есть возможность для применения фоторезистора, отличающегося высоким показателем по сопротивлению.
Схема фотореле
Схема фотореле фр 602 на 12В предполагает, что обычный транзистор и транзистор номер 2 открываются, когда увеличивается освещение фотоустройства, включенного между базой первого транзистора, и коллектором. В коллекторной цепи второго транзисторного механизма появляется ток, что и приводит к срабатыванию реле. Оно включает или выключает нагрузку через свои контакты, в зависимости от пользовательских настроек.
Защитный код с обозначением КД522 включается для того, чтобы защитить устройство от воздействия ЭДС. Включение транзистора переменного типа с номиналом 10 оКм нужно, чтобы можно было настроить чувствительность системы, которой связывается база и эмиттер в первом транзисторе.
ФР 602 на 12 в и другую мощность применяют не только для домового, но и для уличного освещения. От того, сколько выводов идёт к системе света, зависит разновидность используемой схемы. Для защиты от замыкания и перегрузки устанавливаются автоматы в электрощите. Так и работают любые электрические выключатели.
Есть в таком случае несколько особенностей у питания.
- Нужен источник постоянного напряжения на 5-15 В.
- Устройства с обозначением РЭС 47 или 9 используются при напряжении источника в 6 вольт.
- Приборы с обозначением РЭС 15 или 49 нужны при работе с напряжением в 12 Вольт.
Схема подключения
Возникает необходимость в создании специальной платы, через которую всегда проводится монтаж. Хорошо, если она будет печатной. После этого для создания фотореле своими руками выполняются следующие действия:
- На плате укрепляем резисторный механизм переменного действия, транзисторы и само реле.
- Необходимо создать несколько отверстий, чтобы правильно вывести все элементы схемы.
- Паяльником, с помощью проводов проводим соответствующие соединения.
Можно использовать лампу накаливания, когда схема 602 настраивается. При этом помещение должно быть затенено. Поток света у такой лампы обычно можно регулировать.
Чтобы правильно подобрать порог включения прибора, надо работать в подходящих условиях освещения. С этим вопросом всегда поможет переменный резистор. Нужно установить постоянный резистор, а не переменный, если не планируется отдельно настраивать порог для срабатывания.
Установка уличного светодиодного прожектора своими руками
Светодиодные прожектора для освещения загородных участков приобрели сегодня большую популярность. Они экономны, дают мощный, яркий луч света, превосходно освещают определенную площадь. Для более эффективного использования дополнительно ставятся датчики движения или уровня освещенности, которые автоматически включают лампы при движении или с наступлением темноты. Выбрать и приобрести качественные и недорогие светодиодные прожекторы можно тут.
Одним из преимуществ уличных светодиодных фонарей является максимально простая установка, выполнить которую можно своими руками
Выбор места При планировании монтажа пристальное внимание следует уделить выбору участка. Согласно принятым нормам безопасности уличные прожектора можно крепить на некотором удалении от горючих материалов, поверхностей
Светильники большой мощности надо ставить так, чтобы между корпусом и стеной обязательно была воздушная прослойка. Дополнительно можно защитить поверхность (особенно деревянную) листом жести. При использовании датчиков уровня освещенности и движения следует позаботиться, чтобы их ничего не затеняло, в противном случае они просто не будут работать. Положение будущего прожектора зависит от требований к освещенности и направленности светового луча: • автопарковки, площадки перед домом освещаются лампами, свет от которых направлен отвесно вниз; • ворота около гаража или забора освещаются прожекторами, луч света которых направлен горизонтально; • для дорожек, лужаек, фасадных стен можно использовать светильники, световой поток которых направлен строго вверх.
Порядок монтажа светодиодного прожектора Порядок монтажа светодиодного прожектора на улице своими руками включает в себя такие этапы: • к месту установки протягивается кабель, соблюдая все нормы и правила безопасности (лучше всего брать многожильный кабель из меди); • светильник прикладывается к выбранному месту, простым карандашом следует аккуратно отметить точки крепежа на поверхности, проверить их горизонтальность строительным уровнем; • прожектор прикручивается саморезами, тип которых зависит от материала поверхности (по дереву или по металлу); • при крепеже на бетонную стену предварительно надо перфоратором просверлить отверстия под дюбеля или металлические анкера; • прожектор прочно укрепляется на стене, он не должен легко смещаться или шататься.
Следующим шагом является подключение лампы к электрической сети: • линия обесточивается, при помощи индикаторной отвертки следует дополнительно проверить, чтобы фаза на кабеле отсутствовала (следует предпринять все меры, чтобы она случайно не появилась); • открывается контактная коробка лампы (она находится снаружи или внутри корпуса прожектора, что зависит от его модели); • питающий кабель заводится через небольшое отверстие (оно имеет специальный уплотнитель, защищающий коробку от попадания влаги); • к клеммнику подключаются провода питания (к нулю идет черный или голубой провод, к земле – желтый или зеленый, к фазе – коричневый или красный); • крышка коробки ставится на место, закручиваются все винты, после чего надо проконтролировать установку всех уплотнителей; • светильник ставится на место, подключается электричество; • прожектор можно включить, проверяя правильно выполненной работы.
Внимание: Во время проверки работоспособности прожектора следует помнить, что он не остывает сразу же после выключения, оставаясь очень горячим некоторое время! В том случае, если был куплен прожектор на 12 В, обязательным элементом подключения является отдельный блок питания либо трансформатор, который не потребуется если использовать обычные энергосберегающие лампы. Большой выбор которых находится здесь https://salonlustr.com.ua/c9_14-Lampi_energosberegayushchie
Уличные светодиодные прожектора можно монтировать в любом удобном месте. Для экономии электроэнергии лучше всего сразу предусмотреть наличие специального датчика движения, который включает лампу, если в его поле зрения попадает любой двигающийся человек или предмет. Такие датчики могут снабжаться индикаторами освещенности, выключающими светильники в светлое время суток.
РЕКОМЕНДУЕМ ПОЧИТАТЬ
- 04.08.2016Какое выбрать освещение для детской
- 29.09.2014Монтаж электропроводки в деревянном доме
- 24.11.2014Граненая металлическая опора для освещения
- 24.11.2014Разбираемся в электрических бытовых котлах
Изготовление транзистора своими руками
Эта статья заинтересует в первую очередь тех, кто любит и умеет мастерить. Конечно, можно купить различные готовые устройства и приборы, в том числе и изделия солнечной фотовольтаики в сборе или россыпью.
Но умельцам намного интереснее создать собственное устройство, не похожее на другие, но обладающее уникальными свойствами.
Например, из транзисторов своими руками может быть изготовлена солнечная батарея, на базе этой солнечной батареи могут быть собраны различные устройства, например, датчик освещенности или маломощное зарядное устройство.
Собираем солнечную батарею
В промышленных гелиевых модулях в качестве элемента, преобразующего солнечный свет в электричество, используется кремний. Естественно, этот материал прошел соответствующую обработку, которая превратила природный элемент в кристаллический полупроводник.
Этот кристалл нарезается на тончайшие пластины, которые затем служат основой для сборки больших солнечных модулей. Этот же материал используется и при изготовлении полупроводниковых приборов.
Поэтому, в принципе, из достаточного количества кремниевых транзисторов можно изготовить солнечную батарею.
Для изготовления гелиевой батареи лучше всего использовать старые мощные приборы, имеющие маркировку «П» или «КТ». Чем мощнее транзистор, тем большую площадь имеет кремниевый кристалл, а следовательно, тем большую площадь будет иметь фотоэлемент.
Желательно, чтобы они были рабочие, в противном случае их использование может стать проблематичным. Можно, конечно, попробовать использовать и неисправные транзисторы.
Но при этом каждый из них следует проверить на предмет отсутствия короткого замыкания на одном из двух переходов: эмиттер – база или коллектор – база.
От того, какова структура используемых транзисторов (р-n-р или n-р-n), зависит полярность создаваемой батареи. Например, KT819 имеет структуру n-р-n, поэтому для него положительным («+») выходом будет вывод базы, а отрицательными («-») – выводы эмиттера и коллектора.
А транзисторы типа П201, П416 имеют структуру р-n-р, поэтому для них отрицательным («-») выходом будет вывод базы, а положительными («+») – выводы эмиттера и коллектора.
Если взять в качестве фотопреобразователя отечественные П201 – П203, то при хорошем освещении можно получить на выходе ток до трех миллиампер при напряжении в 1.5 вольта.
Транзистор П202М
После того, как будет выбран тип и собрано достаточное количество транзисторов, к примеру, П201 или П416, можно приступать к изготовлению солнечной батареи. Для этого на расточном станке следует сточить фланцы транзисторов и удалить верхнюю часть корпуса.
Затем нужно провести рутинную, но необходимую операцию по проверке всех транзисторов на пригодность использования их в качестве фотоэлементов. Для этого следует воспользоваться цифровым мультиметром, установив его в режим миллиамперметра с диапазоном измерения до 20 миллиампер.
Соединяем «плюсовой» щуп с коллектором проверяемого транзистора, а «минусовой» – с базой.
Проверка транзистора
Если освещение достаточно хорошее, то мультиметр покажет значение тока в пределах от 0.15 до 0.3 миллиампер. Если значение тока окажется ниже минимального значения, то этот транзистор лучше не использовать. После проверки тока следует проверить напряжение.
Не снимая щупов с выводов, мультиметр следует переключить на измерение напряжения в диапазоне до одного вольта. При этом же освещении прибор должен показать напряжение, равное примерно 0.3 вольта.
Если показатели тока и напряжения соответствуют приведенным значениям, то транзистор годен для использования в качестве фотоэлемента в составе солнечной батареи.
Схема соединений транзисторов в солнечную батарею
Если есть возможность, то можно попробовать выбрать транзисторы с максимальными показателями. У некоторых транзисторов в плане расположения выводов для монтажа батареи может оказаться более удобным переход база – эмиттер. Тогда свободным остается вывод коллектора.
И последнее замечание, которое нужно иметь в виду при изготовлении гелиевой батареи из транзисторов. При сборке батареи следует позаботиться об отводе тепла, так как при нагревании кристалл полупроводника, начиная примерно с температуры +25°С, на каждом последующем градусе теряет около 0.
5% от начального напряжения.
Транзисторы П203Э с радиаторами охлаждения
В летний солнечный день кристалл кремния может нагреваться до температуры +80°С. При такой высокой температуре каждый элемент, входящий в состав гелиевой батареи, может терять в среднем до 0.085 вольта. Таким образом, коэффициент полезного действия такой самодельной батареи будет заметно снижаться. Именно для того, чтобы минимизировать потери, и нужен теплоотвод.
Обычный транзистор как элемент солнечной фотовольтаики
Кроме того, что обычный транзистор достаточно просто можно превратить в фотоэлектрический преобразователь, при небольшой фантазии его можно использовать и в других полезных схемах, используя фотоэлектрические свойства полупроводника. И область применения этих свойств может быть самая неожиданная.
Причем применять модифицированный транзистор можно в двух вариантах – в режиме солнечной батареи и в режиме фототранзистора.
В режиме солнечной батареи с двух выводов (база – коллектор или база – эмиттер) без каких-либо модификаций снимается электрический сигнал, вырабатываемый полупроводником при освещении его.
Фототранзистор представляет собой полупроводниковое устройство, реагирующее на световой поток и работающее во всех диапазонах спектра.
Этот прибор преобразовывает излучение в электрический сигнал постоянного тока, одновременно усиливая его. Ток коллектора фототранзистора находится в зависимости от мощности излучения.
Чем интенсивнее освещается область базы фототранзистора, тем больше становится ток коллектора.
Из обычного транзистора можно сделать не только фотоэлемент, преобразующий световую энергию в энергию электрическую. Обычный транзистор можно легко превратить в фототранзистор и использовать в дальнейшем уже его новые функциональные возможности. Для такой модификации подходят практически любые транзисторы. Например, серии MП.
Если повернуть транзистор выводами кверху, то мы увидим, что вывод базы припаян непосредственно к корпусу транзистора, а выводы эмиттера и коллектора изолированы и заведены вовнутрь. Электроды транзистора расположены треугольником.
Если повернуть транзистор так, чтобы вершина этого треугольника – база – была повернута к вам, то коллектор окажется слева, а эмиттер – справа.
Корпус транзистора, сточенный со стороны эмиттера
Теперь надфилем следует аккуратно сточить корпус транзистора со стороны эмиттера до получения сквозного отверстия. Фототранзистор готов к работе. Как и фотоэлемент из транзистора, так и самодельный фототранзистор может быть использован в различных схемах, реагирующих на свет. Например, в датчиках освещенности, которые управляют включением и выключением, например, внешнего освещения.
Схема простейшего датчика освещения
И те, и другие транзисторы могут быть использованы в схемах слежения за положением солнца для управления поворотом солнечных батарей. Слабый сигнал с этих транзисторов достаточно просто усиливается, например, составным транзистором Дарлингтона, который, в свою очередь, уже может управлять силовыми реле.
Примеров использования таких самоделок можно привести великое множество. Сфера их применения ограничивается только фантазией и опытом человека, взявшегося за такую работу. Мигающие елочные гирлянды, регуляторы освещенности в комнате, управление освещением дачного участка… Все это можно сделать своими руками.
Источник: //solarb.ru/izgotovlenie-tranzistora-svoimi-rukami
Технические характеристики
Напряжение питания. Практически все светореле рассчитаны на напряжение питания 220 в. Иногда продаются модели с запиткой от 12 или 24 В постоянного тока или сети переменного тока в 110 В, в этом случае их необходимо подключать через понижающий трансформатор.
Уровень нагрузки. Этот параметр приведен для активных нагрузок в виде обычных ламп накаливания, при использовании люминесцентных осветительных приборов этот параметр ниже. Реже в импортных моделях вместо мощности нагрузки встречается указание максимальной силы тока.
Порог срабатывания. Обычно он регулируется в широком диапазоне 2-300 Лк. Для экономии электроэнергии устанавливается самый низкий порог срабатывания — 2 Лк, соответствующий освещенности глубоких сумерек. Дешевые фотореле (как правило, китайского производителя), не имеют регулировки порога срабатывания, их заложенное значение срабатывания 5-15 Лк.
Время задержки. Бывают ситуации, когда на фотоэлемент попадает кратковременный световой поток (свет фар, зажигалка, фонарик). Во избежание включения света на всей улице предусмотрена задержка времени срабатывания при включении и отключении. Эта величина варьируется в пределах 15-60 секунд, некоторые импортные модели имеют порог срабатывания в 100 секунд.
Потребляемая мощность состояния покоя. Для ждущего режима эта величина мала и колеблется в пределах 0,1-0,5 Вт.
Степень защиты от влаги, пыли. Зависит от модификации реле, отвечающие международным стандартам модели наружного исполнения должны иметь класс защиты IP44. Для модификаций с выносным фотоприемником эти параметры устанавливаются индивидуально к каждой части устройства. Для выносного датчика оптимальное значение параметра защиты IP45 или IP44, электронный блок, встраиваемый в электрощит, может иметь степень защиты IP20.
Температурный диапазон. Фотодатчики или наружные выносные элементы обязаны корректно работать при температурном диапазоне -20 С — + 50 С, некоторые модели зарубежных производителей выпускают устройства более широкого температурного диапазона -40 С — +70 С.
Фототранзисторы
Фототранзисторы отличаются от фотодиодов дополнительным усилением фототока на эмяттерном р-п переходе. Фототранзисторы могут работать как фотодиоды (режим с плавающей базой), так и в транзисторном режиме с источником смещения в базовой цепи. Вывод эмиттера фототранзистора маркируется цветной точкой на корпусе или цветной меткой на проволочном выводе. Фототранзисторы выпускают в металлостеклянном корпусе с входным окном базы в двух конструктивных оформлениях, как с отдельным электрическим выводом базы, так и без него. Основные параметры фототранзисторов приведены в таблице, внешний вид фототранзисторов показан на рисунке 1. Тип
Площадь фото-чувстви-тельного элемента, мм2 | Основные параметры при температуре 20±5°С | |||||||
Диапазон спектральной характеристики дельта лямбда,мкм | Максимальная спектральная характеристика дельта лямбда, max, мкм | Рабочее напряжение Uр, В | Темновой ток Iт, мкА | Интегральная токовая чувствительность S1 инт, мкА/Лк, не менее | Ипульсная постоянная времени tи, с, не более | Масса, г не более | ||
ФТ-1К | 2,8 | 0.5 … 1.12 | 0.8 … 0.9 | 5 | 3 | (0.4) | 8e-5 | 0.9 |
ФТ-2К | 2,8 | 0.5 … 1.12 | 0.8 … 0.9 | 5 | 3 | (0.4) | 8e-5 | 0.9 |
ФТ-1Г | 3 | 0.4 … 1.8 | 1.5 … 1.6 | 1 … 5 | 300 | 0.2 | 2e-4 | 1.5 |
ФТ-2Г | 1 | 0.4 … 1.8 | 1.5 … 1.6 | 12 … 24 | 500 | 2 | 1e-5 | 1.5 |
ФТ-3Г | 3 | 0.4 … 1.8 | 1.5 … 1.6 | 10 … 12 | 1000 | 2 … 7 | 1e-4 | 1.5 |
ФТГ-3 | 3 | 0.4 … 1.8 | 1.5 … 1.55 | 5 … 10 | 60 | 1 | 1(2 … 10)e-5 | 1.8 |
ФТГ-4 | 3 | 0.4 … 1.8 | 1.5 … 1.55 | 5 … 10 | 40 | 3 | 3(2 … 10)e-5 | 1.8 |
ФТГ-5 | 3 | 0.4 … 1.8 | 1.5 … 1.55 | 5 … 10 | 50 | 1 | (1 … 2)e-5 | 1.8 |
Будет интересно➡ Расчет сечения кабеля по диаметру
Щелкните мышью для увеличения
ТИП | Фототок IF,мкА | Темновой ток IT,мкА | Время нарастания импульса tн,нС | Обратное напряжение UОБР(UНАС) В | Режим Измерения |
КТФ102А | 200 | 1.0 | 500 | 50 (0.5) | Ее=60мВт/ср RНАГР=15 кОм |
КТФ102А1 | 800 | 0,5 | |||
КТФ102А2 | |||||
КТФ104А | 150 | 1.0 | 800 | 0,5 | Ее=7 Лк |
КТФ104Б | 100 | 5.0 | |||
КТФ104В | 50 |
Импортные фототранзисторы
Наименование | Описание | |
1 | L-610MP4BT/BD | NPN черный пластиковый фототранзистор |
2 | L-32P3C | T-1 (3мм) фототранзистор с кристальной линзой |
3 | L-51P3C | T-1 3/4 (5мм) фототранзистор с кристальной линзой |
Схема подключения
На вход датчика света надо завести фазу и ноль. С места выхода фаза идет на нагрузку. Под ним подразумевается фонарь, который должен срабатывать при наступлении ночи. Ноль на нагрузку должен идти от автомата или же с нулевой шины эдектрощитка.
В соответствии с правилами монтажа соединение уместно выполнять в распредкоробке. Она должна обладать соответствующей герметичностью. Это обусловлено тем, что в большинстве случаев коробка размещается на улице недалеко от прожектора. Ниже показана наиболее часто используемая схема подключения:
Дополнительно может понадобиться пускатель. Он добавляется в схему в тех случаях, когда включать нужно довольно мощный уличный прожектор, расположенный на столбе. Такое устройство, как магнитный пускатель, неплохо переносит пусковые токи, будучи рассчитанным на постоянное срабатывание прожектора.
Из этой статьи вы могли узнать, как правильно подключать фотореле своими руками. Как видите, все эти работы можно выполнить самостоятельно без соответствующего опыта или же навыков, достаточно всего лишь следовать схемам!
Простое фотореле.
Его можно использовать для подсвечивания DVD. Есть два типа схемы. В одном включение активируется светом, а в другом – темнотой. Когда свет светит на фотодиод, то открывается транзистор и загорается светодиод №2. Резистором подстраиваем чувствительность. Фотодиод можно использовать от компьютерной мышки. Светодиод можно взять любой инфракрасный. Из-за его применения не будет помех от света. Вместо светодиода №2 – любой или несколько светодиодов. Можно даже использовать лампочку. Ниже показаны две схемы:
В DVD не всегда используется фотодиод. В нем есть микросхема. Если нет фотодиода, то можно использовать фоторезистор. А если и этого нет, то найдите старые транзисторы серии МП42 или МП39, верхнюю часть корпуса обточите напильником. Получится окошко, которое будет служить фотодиодом. У него достаточная чувствительность для такого применения. Еще можно поставить инфракрасный диод от пульта управления телевизором.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.