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.
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.
Принципиальную схему возможного варианта такого автомата ты видишь на рис. 257. Он аналогичен фотореле по схеме на рис. 255, б, но более чувствителен, так как для его питания используется более высокое напряжение — около 18 В.
Рис. 257. Схема автомата включения освещения
Контакты К1.1 электромагнитного реле К1, используемого в автомате, нормально замкнутые. В ночное и вечернее время суток фоторезистор R1 (ФСК-1) освещен очень слабо и его сопротивление составляет несколько сотен килоом. При этом коллекторные токи транзистора V1, в базовую цепь которого включен фоторезистор, и транзистора V2, база которого соединена непосредственно с эмиттером первого транзистора, не превышает тока опускания электромагнитного реле К1. В это время осветительная лампа Н1, подключенная к электроосветительной сети через нормально замкнутые контакты К1.1 реле, горит.
С наступлением рассвета фоторезистор освещается все сильнее и его сопротивление уменьшается до 80-100 кОм. При этом коллекторные токи транзисторов усилителя увеличиваются. При токе 20–25 мА реле срабатывает и его контакты, размыкаясь, разрывают цепь питания осветительной лампы. А вечером, когда сопротивление фоторезистора снова начнет увеличиваться, а коллекторные токи соответственно уменьшаться, реле отпустит и замыкающимися контактами включит освещение.
Выпрямитель автомата двухполупериодный. Он выполнен на диодах V6-V9 серии Д226А (или Д7Ж), включенных по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение сглаживается фильтрующим конденсатором С1 и стабилизируется двумя стабилитронами V4 и V5 серии Д809 (можно Д814Б), соединенными последовательно. Номинальное напряжение конденсатора С1 не должно быть меньше 25 В. Конденсатор С2, роль которого аналогична резистору, гасит избыточное напряжение переменного тока, подаваемое от сети к выпрямителю. Конденсатор должен быть бумажным на номинальное напряжение не менее 300 В. Для сети напряжением 127 В емкость его должна составлять 1 мкФ.
В автомате используются транзисторы серии МП26 (можно МП20, МП21, МП25 с любым буквенным индексом, МП40А), рассчитанные на более высокое, чем аналогичные им маломощные транзисторы, коллекторное напряжение. Реле K1 — типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.131), РСМ-1 (паспорт Ю.171.81.37) или другое с обмоткой сопротивлением. 650–750 Ом и нормально замкнутыми контактами.
Если автомат смонтирован из заведомо исправных деталей, то единственно, что, возможно, придется сделать дополнительно, это подобрать момент выключения осветительной лампы Н1, соответствующий определенной освещенности фоторезистора. Для увеличения задержки времени выключения осветительной лампы питающее напряжение автомата надо уменьшить на 3–4 В, а для уменьшения, т. е. более раннего выключения, наоборот, увеличить на 3–4 В. Это можно сделать при использовании в блоке питания стабилитронов с другими напряжениями стабилизации: в первом случае — стабилитронов Д808 или одного (вместо двух) стабилитрона Д813, во втором — трех стабилитронов Д808 или двух стабилитронов Д811 или Д814Г. Чувствительность автомата можно также регулировать подбором резистора R3.
Если ты увлекаешься фотографией, то можешь сделать прибор, который бы автоматически включал лампу фотоувеличителя на время выдержки для печати. Такую автоматизацию включения и выключения того или иного устройства ты можешь сделать с помощью электронного реле выдержки времени.
Чтобы лучше разобраться в работе такого автомата, проведи опыт по схеме, изображенной на рис. 258.
Рис. 258. Опыт, иллюстрирующий принцип работы реле выдержки времени
При не нажатом кнопочном выключателе S1 вольтметр PU покажет отсутствие напряжения на обкладках конденсатора С1. Теперь нажми на несколько секунд кнопку S1 и внимательно наблюдай за поведением стрелки вольтметра. Отклоняясь от нуля, она остановится против деления шкалы, примерно соответствующего напряжения батареи GB1. Происходит это вследствие зарядки конденсатора. Чтобы изменить время отклонения стрелки прибора, т. е. время зарядки конденсатора, достаточно заменить этот конденсатор или резистор R1. Увеличишь, скажем, емкость конденсатора вдвое, стрелка будет в два раза медленнее отклоняться. Тот же эффект ты получишь, вдвое увеличив сопротивление резистора R1.