Основные характеристики фотоэлементов

Фотоэлемент	Пример	Область применения	Примечания
Селеновый	SeH 13X26	В качестве фотоэлемента: ток 30 мкА на нагрузке 7 кОм при освещенности 500 лкс, V, « 0,5 В В качестве резистора: наклон характе­ристики, например, около 30 мкА/В при освещенности 10000 лкс	Спектральная чувствительность от 360 до 700 нм, нижняя граничная частота — не­сколько сотен Гц
Фото-транзистор	SP201 (WF)	Коллекторный ток при падении света со­ставляет от 1 до 8 мА при освещенности 1000 лкс	Максимальная чувствительность лежит в области длин волн около 780 нм, время переключения составляет несколько мкс
Фотодиод	SP101 (WF)	В качестве резистора: ток 15 мкА при напряжении 20 В и освещенности 1000 лкс	Максимальная чувствительность около 820 нм, верхняя граничная частота 135 МГц
Фото-резистор	WK 65060 (Tesla)	Сопротивление в темноте больше 100 кОм Сопротивление при освещенности 100 лкс от 0,6 до 3,6 кОм	50 мВт, 50 В при освещении светом с дли­ной волны от 540 до 580 нм — максималь­ная чувствительность Низкая граничная частота (зависит от мате­риала, для PbS составляет несколько со­тен Гц)

4.2. ЭЛЕМЕНТЫ ИНДИКАЦИИ

Еще несколько лет назад для подачи акустических сигналов можно было использовать громкоговоритель и капсюльный микро­фон, а для подачи оптических сигналов — только лампы накали­вания. Относительно высокое потребление энергии требовало подключения лампы к сети или экономного режима работы, на­пример режима коротких вспышек при длинных паузах. Теперь появилась возможность использовать светодиоды, излучающие свет красного, зеленого и желтого цветов и имеющие малый расход энергии. С их помощью можно получать достаточно подробную цифровую информацию. Правда, из-за большого потребления энергии от сети цифровые индикаторные лампы с высотой знаков до 50 мм находят применение только в особых случаях. Важнейшим преимуществом твердотельных индикаторных элементов по сравнению с лампами накаливания является, во-пер­вых, отсутствие импульса тока, так опасного при включении этих ламп (рис. 4.6).
Второе преимущество видно не сразу, но особенно сказывается при батарейном питании. Так, никелево-кадмиевые аккумуляторы благодаря переходной характеристике диодов защищаются от недопустимо большого разряда: чем ниже ра­бочее напряжение, тем меньше ток, в области перегиба характе­ристики он падает на несколько порядков (рис. 4.7). Кроме того, различие пороговых напряжений диодов VQA13, VQA23 и VQA33, дающих красное, зеленое и желтое свечение, позволяет также индицировать три разных значения напряжения (рис. 4.8).

Рис. 4.6. Зависимость сопротив­ления лампы накаливания от ее про­грева (выраженного в изменении при­ложенного напряжения)



Рис. 4.7. Изменение тока свето-диода в зависимости от приложенного напряжения (не забывать об установке ограничивающего развязывающего ре­зистора)

По схеме на рис. 4.8 светодиоды красного свечения могут быть типов АЛ102А, АЛ102Б, АЛ102Г, АЛ307А, АЛ307Б. Светодиоды желтого свечения могут быть КЛ101А, КЛ101Б, КЛ101В. Зеленый цвет свечения имеют свето­диоды АЛ 102В, АЛ102Д, АЛ307В, АЛ307Г. Кроме того, среди отечественных светодиодов имеется такой прибор, который может менять цвет свечения от яркого красного до зеленого, проходя через желтое и оранжевое, в зависимо­сти от значения прямого тока, проходящего через него. Таким прибором являет­ся светодиод АЛС331А. Он выпускается с красным и зеленым светофильтром. При изменении силы тока через светодиод в пределах от нуля до 20 мА, на­пример, путем регулирования сопротивления токоограничительного резистора, включаемого последовательно с источником тока, можно управлять цветом све­чения, от красного к зеленому или, наоборот, от зеленого к красному, что за­висит от цвета светофильтра.

Таблица 4.2

Основные характеристики термодатчиков

Термодатчик	Реакция на изменение температуры	Примечание
Проводник (напри­мер, медь)	Сопротивление изменяется примерно линейно на 4%/К	Температурный коэффици­ент положителен
Термоэлемент (на­пример, медь-конс-тантан)	Термонапряжение изменяется примерно линейно на 40 мкВ/К
р-n -переход	Напряжение изменяется при­мерно линейно на 2...3 мВ/К, основное значение при ком­натной температуре состав­ляет около 0,6 В	Температурный коэффи­циент отрицателен, мал Требуемый ток в прямом направлении равен не­скольким сотням мкА
Поликристаллы, по­лупроводники	Сопротивление изменяется экспоненциально, при комнат­ных температурах оно состав­ляет 1 ... 5%/К	Температурный коэффи­циент отрицателен Предельная нагрузка без учета потерь на нагрев равна 0,5 мВт

Таблица 4.3

Основные характеристики индикаторов

Индикатор	Потребляемая мощность	Примечание
Громкоговоритель	5 ... 10 мВт у малогаба­ритных индикаторов	RL составляет от 4 до 15 Ом, при использовании трансля­тора может быть увеличено до любого значения
Микротелефон	Меньше 5 мВт при исполь­зовании собственного ре­зонанса	RL составляет от 50 до 400 (2000) Ом
Лампа накаливания	Не менее 100 мВт, в боль­шинстве случаев около 300 мВт	Напряжение не менее 1,8 В (обратить внимание на боль­шой ток при включении — до 10-кратного значения тока в прогретом состоянии)
Светодиод	Излучение хорошо видно уже при 10 мВт, предель­ная мощность около 50 мВт	UD составляет от 1,8 до 2,5 В в зависимости от цвета и тока. Хорошо согласуется с развя­зывающим резистором

Рис. 4.8. Диоды, излучающие свет различной частоты:

а — изменение тока в зависимости от напряжения; б — практическая схема (при уменьшении напряжения светодиоды прекращают свечение в ука­занной последовательности)



Рис. 4.9. Представление букв на цифровом индикаторе в семисегментном коде (представление букв т и w возможно только при повороте индикатора на 90°)

Однозначная сигнализация о наступлении определенных со­бытий с помощью единого сигнального блока возможна с помощью малогабаритных экономичных цифровых индикаторов VQB 37 или больших, видимых в широком поле зрения, индикаторов VQB 71. На рис. 4.9 видно, что кроме цифр от 0 до 9 цифровой индикатор позволяет представить в семисегментном коде почти весь алфавит — частично большими, частично малыми буквами. Сегменты этого индикатора подключены через резисторы к схеме подачи сигналов. Для отображения сигнала эта схема подает на сегменты напряжение не менее 3 В при минимальном токе от 1 до 5 мА в зависимости от освещенности и типа индикатора. Для экономии энергии эти индикаторы могут быть выполнены мигаю­щими с помощью, например, описанного ниже мультивибратора с дополнительной симметрией.


Основные характеристики индика­торов приведены в табл. 4.3.

4.3. ГЕНЕРАТОРЫ ОПТИЧЕСКИХ И

АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Акустические сигналы должны быть мелодичными, за исклю­чением электронных дверных звонков. Поэтому наиболее целесооб­разным здесь будет напряжение прямоугольной формы. Его можно получить с помощью RС-мультивибратора. Периодическая последовательность импульсов может быть использована и для подачи оптического сигнала.

4.3.1. Генераторы

с умеренным потреблением тока в состоянии покоя

Мультивибраторы, отвечающие требованиям «классической» транзисторной техники, представляют собой симметричные схемы, похожие на схему, показанную на рис. 4.10 (на рис. 4.11 дана эквивалентная ей, собранная на микросхемах).



Рис. 4.10. Пример симметричного мультивибратора на транзисторах SS216D

В мультивибраторе по схеме на рис. 4.10 можно использовать практически любые высокочастотные кремниевые транзисторы n-р-n со статическим коэффи­циентом передачи тока не менее 25, например КТ301А, КТ301Е, КТ312Б, КТ315Г, КТ359А, КТ359Б, КТ359В и др.



Рис. 4.11. Симметричный мульти­вибратор на двух микросхемах

В качестве семисегментных светоизлучающих матриц подойдут отечест­венные светодиодные матрицы, например АЛ305, АЛС312, АЛС321, АЛС324, АЛСЗЗЗ, АЛС334, АЛС335, АЛС337, АЛС338, АЛС342 и др. с различными бук­венными индексами А, Б, В и т. д.

При повторении мультивибратора по схеме на рис. 4.11 можно использо­вать интегральную микросхему К133ЛАЗ или К155ЛАЗ, подключив лишь два элемента 2И-НЕ из четырех, имеющихся в данных приборах.



Рис. 4.12. Мультивибратор с око­нечным каскадом (для получения аку­стического сигнала емкость конденса­торов С должна составлять примерно 0,47 мкФ; диод V4 устанавливается только при емкостной связи)

Так как каждый раз одно из плечей мультивибратора на­гружено коллекторным током, он может быть использован для длительной работы при батарейном питании максимум при не­симметричных плечах, что возможно только при сборке схемы на транзисторах.


Вариант мультивибратора на микросхемах имеет тот недостаток, что он относительно критичен к выбору номиналов схемных элементов, из-за особенностей эмиттерного входа. По­этому симметричный мультивибратор такого типа является удовлетворительным решением проблемы только при сетевом питании. Посредством изменения емкости конденсаторов Cf, C2 можно получать акустические сигналы частотой несколько со­тен герц или последовательность импульсов для ламп, следую­щих с частотой несколько секунд.



Рис. 4.1.3. Сигнализатор на базе схемы по рис. 4.12 с клавишей «узнавания своего» (контакт S1 замы­кается при открывании двери, но сиг­нализация не срабатывает, если «свой» человек предварительно обеспечит размыкание контакта S2)

Генератор, схема которого представлена на рис. 4.12, рас­ширен с помощью простого выходного каскада, благодаря чему может управлять работой громкоговорителя или лампы (от нагрузки зависит и емкость конденсаторов). Он собран на герма­ниевых транзисторах, которые в настоящее время достаточно доступны для радиолюбителей. Ток на оконечный каскад по­дается только на время генерирования сигнала (для запуска схемы точки х и у на рис. 4.12 замыкаются через резистор сопротив­лением около 10 кОм). Вследствие этого возникает проблема рассеяния расходуемой мощности, которая может быть решена за счет повышения сопротивлений резисторов в цепях базы и коллектора транзистора V1 в равных пропорциях при одно­временном уменьшении емкости правого конденсатора. Между точками х и у параллельно с пусковым резистором теперь можно установить или контакт, при замыкании которого подается сигнал, или фоторезистор. В последнем случае сигнал генерируется при повышении освещенности, причем высота звука зависит от ее интенсивности. Распайка электролитических конденсаторов, необ­ходимых для получения мигающего оптического сигнала, должна соответствовать типу транзисторов: при n-р-n транзисторах к коллекторным цепям подключаются плюсовые выводы конден­саторов, при р-n-р — минусовые.



Точки Р1 и Р2 в схеме генератора по рис. 4.12 замкнуты перемычкой, но если в этом месте установить контакт (которым может быть контакт реле), то сигнал информации, о которой по­дается сообщение посредством замыкания точек х и у через ре­зистор, будет подан только при одновременном замыкании точек Р1 и Р2. Эту возможность можно использовать, например, для сигнализации об открывании двери (при котором замыкаются точки х и у), когда «свой» человек должен предварительно обеспе­чить размыкание точек Р1 и Р2 (рис. 4.13). Возможны и более сложные варианты с применением датчика времени.

В мультивибраторе по схеме на рис. 4.12 можно использовать германие­вые транзисторы низкой и высокой частоты и коэффициентом передачи тока не менее 40 ... 50, например ГТ322Б, МП21Д, ГТ109Г, ГТ109Е, ГТ308Б, ГТ309Г, ГТ309Е (VI и V2), а также МП21Д, МП25Б, МП26Б, МП41, МП42Б (V3).




Содержание раздела

---

---