Увімкнення фототранзистора. Удосконалюємо систему освітлення, використовуючи схему фотореле своїми руками

або

Як виготовити фототранзистор самостійно

У багатьох радіоаматорських конструкціях зустрічається такий елемент як фототранзистор. Він потрібний в основному в оптичних пристрої: у тих де якийсь пристрій має реагувати на світло (фототир, наприклад...).

Фототранзистор, звичайно, можна і купити, але можна зробити його і самостійноз звичайного транзистора.

Відомо що p-n перехідреагує на зовнішні фактори-температуру та освітлення.
Саме ця властивість і стала підставою для створення таких радіоелементів як терморезистори, фоторезистори (вони хоч і мають назву резистори, але в їх основі міститься напівпровідник), фотодіоди та фототранзистори.

Весь сенс фототранзистора полягає в тому, що при зовнішньому освітленні у нього починає відкриватися перехід Колектор-Емітер і тому фототранзисторивиготовляються у прозорому корпусі.
Прості транзистори мають, навпаки, закритий корпус щоб уникнути цього фотоефекту. Але ж його можна і спиляти...!

Найкраще для цього підходять транзистори виконані в металевому корпусі. З вітчизняних "малогабаритних" це КТ342, КТ3102. З супер-давніх це серія МП (МП25, МП35, МП40 і так далі).

Отже, виготовляємо фототранзистор із простого транзистора

Беремо будь-який відповідний у металевому корпусі (наприклад КТ342) і спилюємо з нього верхівку. При цьому потрібно бути акуратніше, щоб не пошкодити сам кристал.

Підключаємося мультиметром до висновків Колектор і Емітер в режимі вимірювання опору і бачимо, що цей перехід став проводити струм:

У освітленому вигляді цей перехід має опір 3,29 кОм, а якщо його закрити папірцем то опір піднімається до 373 кОм. Все працює!

Тепер потрібно вжити заходів, щоб захистити кристал від пилу. Для цього можна залити його епоксидною смолою або каніфоллю (до речі це навіть ще й збільшить фотоефект, тому що в результаті ми отримаємо своєрідну лінзу).

Примітки
Погортавши різну літературу і пробігшись по форумах я з'ясував що найкращі результати при самостійне виготовлення фототранзисторадають вітчизняні малопотужні кремнієві, причому бажано щоб коефіцієнт посилення у них був більшим.

Знайшов схему простого фотореле, щоб зробити настінний годинник з підсвічуванням, ніч настає в годиннику світлодіод спалахує, але не знайшов фототранзистор, буває так, що хочеться, а ні….

Вирішив виготовити самостійно із радянського транзистора МП42.

Вивчаємо матеріальну основу.
Фототранзистор - це напівпровідниковий прилад, що перетворює оптичне випромінювання в електричний сигнал і одночасно посилює його. Колекторний струм транзистора залежить від інтенсивності випромінювання. Колекторний струм тим більше, що інтенсивніше світло потрапляє на базову зону фототранзистора.

Два режими роботи фототранзистора:
Режим із плаваючою базою. Працює тільки виведення емітера та виведення колектора.
Режим транзисторний із джерелом усунення базового ланцюга. Працюють усі три висновки плюс резистор на базовому висновку.
Помилки під час виготовлення фототранзистора з мп42.

У жодному разі не спилювати кришку зверху! Це призведе до неминучого зсуву кристалотримача і псування кристала або обриву провідників, що підводять. Приведе до 100% облому у виготовленні фототранзистора. Навіть якщо спиляєте вдало світло не потраплятиме на базову зону кристала!

Не відрізайте базовий висновок фототранзистора, оскільки є схеми, які використовують саме цей висновок.
Не заповнюйте вікно фототранзистора. Відбудеться термічна псування кристала.

Приступимо до виробництва фототранзистора. Як і всі транзистори МП 42 має три висновки: База-колектор-еміттер.
Якщо транзистор перевернути верх ногами і базою поставити до себе, то ліворуч Еміттер, направо Колектор.

Затискаємо в тисочки

Беремо напільничок

Спилуємо на виведенні емітера

З'явився отвір акуратно голочкою прибираємо фольгу

Фототранзистор готовий, користуємось!

Фоторезистори – напівпровідникові резистори, опір яких змінюється під впливом електромагнітного випромінювання оптичного діапазону.

Світлочутливий елемент таких приладів являє собою прямокутну або круглу таблетку спресовану з напівпровідникового матеріалу, або тонкий шар напівпровідника, нанесеного на скляну пластинку - підкладку. Напівпровідниковий шар з обох боків має висновки для підключення фоторезистора до схеми. на принципових схемахфоторезистор позначається знаком резистора в кухлі з бічними стрілками.
Електропровідність фоторезистора залежить від освітленості. Чим яскравіше освітлення приладу, тим менше опір фоторезистора і більше струм ланцюга.
Дані прилади використовуються у схемах автоматичного регулювання.

Фотодіоди є різновидом напівпровідникових діодів. Поки фотоелемент не освіжений, шар, що замикає, перешкоджає взаємному обміну електронів і дірок між шарами напівпровідника. При опроміненні світло проникає у шар «р» та вибиває з нього електрони. Електрони, що звільнилися, проходять у шар «n» і там нейтралізують дірки. Між висновками фотодіода виникає різниця потенціалів, яка може бути посилена електронною схемоюдля включення пристроїв автоматики та телемеханіки.
З фотодіодів збираються батареї живлення у побуті та на космічних кораблях.

Фототранзистори - фотоелементи, основою якого є транзистори. У цьому фоторелі освітлення застосований фототранзистор прямої провідності. Для надходження світлового потоку на напівпровідниковий кристал кришка транзистора видаляється простим зняттям кусачками.

Фотореле на малюнку вище служить для автоматичного відключенняабо увімкнення виконавчих пристроїв при зміні освітлення.

Резистор R1,R2 і фототранзистор VT1 представляють дільник напруги з урахуванням транзистора VT2. При освітленні фототранзистора VT1 напруга з урахуванням транзистора VT2 знижується, транзистор VT2 закривається, а VT3 відкривається.

Реле К1 спрацьовує від проходження струму та розмикає контакти К 1-2, живлення навантаження припиняється. Діод VD2 захищає транзистор VT3 від імпульсних перешкод, які виникають при перемиканні струму в обмотці реле К1.

Контакти реле можуть використовуватись для перемикання виконавчих пристроїв автоматики та телемеханіки.
Резистором R1 встановлюється поріг чутливості, а R4 – поріг освітленості.

Світлодіод HL1 відображає включення живлення та режим спрацьовування реле К1. Конденсатор С1 усуває спрацьовування реле за наявності перешкод. Живлення схеми реле стабілізовано аналоговою мікросхемою DA1. Конденсатори С2, С3 входять у фільтр, що згладжує. Діодний міст VD1 обраний струм до 1 ампера і напруга 50-100 Вольт.
Пристрій має вимикач електромережі S1 і запобіжник F1.
Конструкція фототранзистора VT1 проста: видаляється «шапка» транзистора кусачками, транзистор приклеюється до гайки М.8, а гайка з транзистором до шматка скла і кріпиться на прилад.

	Найменування		Заміна	Кількість	Примітка
	Фототранзистор				за малюнком
	Транзистор
	Транзистор
	Резистори				Змінні тип-А
	Конденсатори				Елекроліти
	Стабілізатор

Правильно зібраний пристрій має працювати одразу. При верхньому положенні двигуна резистора R1 та середньому положенні резистора R4, при подачі освітлення на фототранзистор VT1 реле К1 має спрацьовувати. Попередньо реле перевірити прямим включенням живлення 12 вольт. Резистором R1 "підігнати" чутливість фотореле при заданому освітленні R4.

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
DA1	Лінійний регулятор	LM7812	1			До блокноту
VT1, VT2	Біполярний транзистор	МП42Б	2			До блокноту
VT3	Біполярний транзистор	МП25Б	1			До блокноту
VD1	Випрямний діод	1N4005	4			До блокноту
VD2	Випрямний діод	1N4007	1			До блокноту
VD3	Діод	КД512Б	1			До блокноту
З 1		10 мкФ	1			До блокноту
С2	Електролітичний конденсатор	1000 мкФ 16 В	1			До блокноту
С3	Електролітичний конденсатор	100 мкФ	1			До блокноту
R1	Змінний резистор	100 ком	1			До блокноту
R2	Резистор	1 ком	1			До блокноту
R3	Резистор	3.3 ком	1			До блокноту
R4	Змінний резистор	100 Ом	1			До блокноту
R5	Резистор	1.1 ком	1			До блокноту
HL1	Світлодіод

Життя для людини стає з кожним днем ​​комфортнішим. З'являються нові винаходи, пристрої, які виконують роботу без людини. Таким пристроєм служить найпростіше фотореле. Його купують у магазині, зробити фотореле своїми руками – економніше та цікавіше. Під руками завжди знайдуться потрібні інструменти та деталі.

Зберемо фотореле своїми руками.

Я купив польовий транзистор. Цю схему я використовував для підсвічування гаража. Працює вже близько двох місяців, проблем немає. Працює від одного акумулятора через , що підвищує. Використовуючи два акумулятори, припаяв їх до DC перетворювача, виставив на ньому 12 вольт. На виході зараз 12 вольт, підключаємо світлодіодну стрічку, вона спалахує.

Переходимо до схеми фотореле. Зробимо, щоб працювала світлодіодна стрічка, ми вимикаємо світло. А коли вмикаємо, вона гаснутиме.

Як зібрати схему, яка працюватиме? Жодних хитромудрих схем з радіоелектроніки ми використовувати не будемо, тому що в них нічого не зрозуміло. Ми будемо використовувати свою схему фотореле, більш зрозумілу кожній людині.

Схема фотореле складається з транзистора, блока живлення, резистора (опір), світлодіодна стрічка та фоторезистор. Беремо транзистор і підписуємо його ніжки. Крайня ліва ніжка – це затвор, крайня права – це виток, середня – стік. Відкладаємо транзистор убік. Наш фоторезистор підключається до затвора та витоку. Мінусовий провід від світлодіодної стрічкипідключається на витік, плюсовий дріт стрічки приєднуємо на резистор. Плюсовий провід також йде із блока живлення на резистор. Тобто, до резистора підключатимуться два дроти: від світлодіодної стрічки та від блоку живлення плюсові.

Далі, дріт від резистора провід йде на затвор транзистора. Тобто, до затвора транзистора підходитимуть провід від фоторезистора, від резистора (два дроти). Мінусовий провід від блока живлення ми підключаємо до початку. Це схема для роботи підсвічування у темряві, а при включенні світла вимикалася.

Давайте її зберемо і побачимо, як вона працює. Беремо транзистор, фоторезистор, припаюємо до ніжок паяльником. Беремо резистор на кілька кілом. Його розмір особливо не важливий, тому що його потрібно підбирати під себе. Можна поставити більше або менше, змінюватиметься чутливість датчика. Залежно від освітлення та опору резистора у нас буде займатися підсвічування. Беремо світлодіодну стрічку, мінусовий провід припаюємо до стоку, тобто до середньої ніжки. Припаюємо плюсовий провід до резистори до іншого його кінця.

Такий вид нашого проміжного результату складання схеми фотореле своїми руками:

Ми припаяли фоторезистор до крайніх ніжок транзистора. Мінусовий контакт від світлодіодної стрічки припаяли до середньої ніжки. Плюсовий контакт через резистор припаяли до крайньої лівої ніжки (затвора).

Беремо блок живлення, мінусовий контакт, припаюємо його до крайньої правої ніжки (витоку). Плюсовий контакт від блоку живлення ми припаюємо до резистори, туди ж, куди припаяли плюсовий контакт від світлодіодної стрічки. Така схема у вас має вийти за раніше намальованою схемою.

Перевіримо роботу схеми фотореле своїми руками. Закриваємо фоторезистор, спалахує підсвічування. Ця схема є елементарною, дуже дешевою. Радіодеталі стоять справжні копійки.

Сфера застосування фотореле.

Цей прилад використовується у різні періоди доби, на садовій ділянці. За його допомогою відкривають жалюзі, охороняють будинок.

Схема фотореле.

Схема фотореле включає два транзистора, опір, діод, фоторезистор. Транзистор застосовується КТ315Б, що включений як складовий. Навантаження у нього – обмотка реле. Це дає посилення входу, що дозволяє включення зі значним опором.

При підвищенні світла фоторезистор, який включений між базою 1-го транзистора, відкривається 1-й транзистор і №2. З'являється струм колектора 2-го транзистора, реле спрацьовує, контакти замикаються і підключають навантаження. Так працює механізм дії приладу.

Щоб захистити схему від електрорушійної сили індукції під час вимкнення реле підключений діод КД522. Щоб налаштувати потрібну чутливість 1-го транзистора, підключається транзистор з номінальним опором 10 кілоом.

Фотореле служить для освітлення, приміщень, будинків. Схема залежить від багатьох висновків до навантажень.

В електричному щиті ставлять автоматичні вимикачі від замикання та перевантаження.

Джерелом живлення такого реле виробляється від постійного струмувід 5 до 15 вольт. Якщо джерело напруги розраховане на 6 вольт, то застосовується фотореле РЕМ-9.

Щоб спаяти схему, краще зробити платню. На платі закріпити корпус, деталі, просвердлити отвори, зробити шляхом паяння.

Для налаштування реле потрібно зайти до темної кімнати, де можна вмикати світло. Підбирається необхідний поріг включення світла резистором змінної величини. Натомість ставлять постійний резистор.

Метод складання фотореле.

Складними приладами роблять фотореле своїми руками із трьох складових. Таким приладом є з вбудованим в нього струм якого 4 ампера, напруга 600 вольт. Схема складається з Q6004LT, резистора, фоторезистора. Напруга – 220 вольт. На світлі фоторезистор дає невеликий опір. На електроді управління існує невелика напруга. Струм на навантаження не йде. При згасанні світла фоторезистор дає збільшення опору, підвищуються імпульси. Коли напруга досягне 40 вольт, симистор відкривається, світло вмикається.

Налаштовується схема резистором. Перший опір дорівнює 47 кілоом. Воно підбирається від освітленості та фоторезистора. Марка фоторезистора може бути будь-якою.

Прилад Q6004LT дозволяє приєднувати до реле потужність 0,5 кВт і більше з додатковим охолодженням. Існують прилади з більш потужними характеристиками.

Перевагою такої схеми є невелика кількість радіодеталей, немає необхідності підключати блок живлення, можна використовувати навантаження великої потужності.

Установка такої схеми не складна, оскільки включає мало елементів. Налагодження також не становить складності, і полягає в тому, щоб встановити ступінь спрацьовування схеми освітлення.

Висновки:

1. Багато системах регулювання застосовується фотореле.
2. Є безліч схем та систем фотореле з датчиками: фототранзисторами, фотодіодами, фоторезисторами.
3. Самому своїми руками можна створити схеми фотореле з найменшою кількістю елементів.

Ремонт фотореле IEK ФР-602.

Попередньо розбираємо корпус, робимо ремонт фотореле. Реле спрацьовує залежно від освітленості, і має включатись освітлення. У нас не працює фотореле. Усередині корпусу схема на фото:

Два проводки я підпаяв сам, знайшов несправний елемент. Це на 24 вольти. Він був пробитий в обох напрямках. Це можна перевірити мультитестером.

Коли я випаяв стабілітрон, почав розбиратися зі схемою. Намагався увімкнути лампочку, без стабілітрона. Там є датчик, який реагує на світ. Ми його прикриваємо, лампочка спалахує. Далі, коли відкриваємо датчик світла, то нічого не відбувається, тому що стабілітрон пробитий, не працює фотореле. Змінюватимемо стабілітрон. Так як зростала напруга в точці стабілітрону, де стоїть конденсатор на 100 мкФ на 50 вольт. Цей конденсатор теж вирішив замінити. Напруга зростала більше, ніж 50 вольт. Якщо темно, то напруга падає у цій точці до 18 вольт, а якщо світло, то піднімається до 80-90 вольт. Стабілітрон мав стабілізувати цю напругу. Тому конденсатор нагрівся і роздувся.

Щоб у майбутньому не мати різних сюрпризів, усе перепаяємо. Випаяємо конденсатор, не плутаємо полярність. Мінус позначений білим штрихуванням. Впаюємо новий конденсатор. Вартість ремонту фотореле складає поки що 10 рублів. Тому ремонтувати варто. Конденсатор, на якому піднімалася напруга вище за номінальну, замінений. Далі, продзвонимо новий стабілітрон на справність. В один бік він відкривається, має опір. В інший бік не відкривається, тобто продзвонюється як діод. Він на 24 вольти.

На схемі стабілітрон позначається як Z1. На платі видно злегка підгорілий майданчик стабілітрона. Він грівся. Стабілітрон має чорну смужку. Припаюємо їй до білого ризику на платі. Замість навантаження у нас підключено лампочку для перевірки працездатності фотореле. А також, подивимося, яка напруга в точці стабілітрона при низькій освітленості і при хорошому світлі. Відкушуємо ніжки, які не потрібні. Підключена вилка, яка встромляється в розетку. Перевіряємо правильність припаювання проводів. На мультиметрі ставимо напругу на 200 вольт. Закриваємо датчик від світла, навантаження (лампочка) увімкнулося. Відкриваємо датчик, стає світло, лампа вимкнулася. Схема працює.

Тепер перевіримо тестером, що відбувається із напругою. При відкритому датчику мультитестер показує 26 вольт. При закритому датчику напруга падає до нуля, включається лампа, напруга 18 вольт. При світлі напруга знову зростає, досягає 26 вольт і спрацьовує стабілітрон. Залишається зібрати всі деталі в корпус і ремонт фотореле закінчено. Існує схема фотореле в Інтернеті.

Просте фотореле.

Його можна використовувати для підсвічування DVD-дисків. Існують два типи схеми. В одному включення активується світлом, а в іншому – темрява. Коли світло світить на фотодіод, відкривається транзистор і спалахує світлодіод №2. Резистором підлаштовуємо чутливість. Фотодіод можна використовувати від комп'ютерної мишки. можна взяти будь-який інфрачервоний. Через його застосування не буде перешкод від світла. Замість світлодіода №2 – будь-який або кілька світлодіодів. Можна навіть використовувати лампочку. Нижче показано дві схеми:

У DVD не завжди використовується фотодіод. У ньому є мікросхема. Якщо немає фотодіода, можна використовувати фоторезистор. А якщо цього немає, то знайдіть старі транзистори серії МП42 або МП39, верхню частину корпусу обточіть напилком. Вийде віконце, яке буде фотодіодом. Він має достатню чутливість для такого застосування. Ще можна поставити інфрачервоний діод від пульта керування телевізором.

Пишіть коментарі, доповнення до статті, може, я щось пропустив. Загляньте на , буду радий якщо ви знайдете на моєму ще щось корисне.

Фототранзисторявляє собою твердотільний напівпровідниковий пристрій з внутрішнім посиленням, що використовуються для забезпечення аналогових або цифрових сигналів. Фототранзистори використовуються практично у всіх електронних пристроїв, функціонування яких так чи інакше залежить від світла, наприклад, детектори диму, лазерні радари, системи дистанційного керування.

Фототранзистори здатні реагувати не тільки на звичайне освітлення, але і на інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання. Фототранзистори більш чутливі та створюють більший струм у порівнянні з фотодіодами.

Конструкція фототранзистора

Як відомо, найпоширенішим видом транзистора є біполярний транзистор. Фототранзистори, як правило, біполярні пристрої типу NPN.

Незважаючи на те, що і звичайні біполярні транзистори досить чутливі до світла, фототранзистори додатково оптимізовані для чіткішої роботи з джерелом світла. Вони мають велику зону бази та колектора в порівнянні зі звичайними транзисторами. Як правило, вони мають непрозорий темний корпус із прозорим віконцем для світла.

Більшість фототранзистори виробляють з напівпровідникового монокристалу (кремній, германій), хоча зустрічаються фототранзистори, побудовані і на основі складних типів напівпровідникових матеріалів, наприклад, арсенід галію.

Принцип роботи фототранзистора

Звичайний транзистор складається з колектора, емітера та бази. У роботі фототранзистора, як правило, виведення бази залишається відключеним, оскільки світло генерує електричний сигнал, що дозволяє струму протікати через фототранзистор.

При відключеній базі колекторний перехід фототранзистора зміщений у зворотному, а емітерний перехід - у прямому напрямку. Фототранзистор залишається неактивним, доки світло не потрапляє на базу. Світло активує фототранзистор, утворюючи електрони та дірки провідності – носії заряду, внаслідок чого через колектор – емітер протікає електричний струм.

Посилення фототранзистора

Діапазон роботи фототранзистора залежить від інтенсивності його освітлення, оскільки від цього залежить позитивний потенціал бази.

Базовий струм від фотонів, що падають, посилюється з коефіцієнтом посилення транзистора, який варіюється від декількох сотень до декількох тисяч одиниць. Слід зазначити, що фототранзистор з коефіцієнтом посилення від 50 до 100 чутливіший, ніж фотодіод.

Додаткове посилення сигналу може бути забезпечене за допомогою фототранзистора Дарлінгтон. Фототранзистор Дарлінгтона є фототранзистором, вихід якого (емітер) з'єднаний з базою другого біполярного транзистора. Схематичне зображення фототранзистора Дарлінгтона:

Це дозволяє забезпечити високу чутливість при низьких рівняхосвітлення, оскільки це дає фактичне посилення, що дорівнює посиленню двома транзисторами. Два каскади підсилення може утворити коефіцієнт підсилення до 100 000 . Однак необхідно врахувати, що фототранзистор Дарлінгтон має більш повільну реакцію, ніж звичайний фототранзистор.

Основні схеми включення фототранзистора

Схема підсилювача із загальним емітером

У даному випадкуформується вихідний сигнал, який переходить з високого стану низький в момент освітлення фототранзистора.

Ця схема виходить шляхом підключення резистора між джерелом живлення та колектором фототранзистора. Вихідна напруга знімається з колектора.

Схема підсилювача із загальним колектором

Підсилювач із загальним колектором формує вихідний сигнал, який при освітленні фототранзистора переходить з низького стану у високий стан.

Схема створюється шляхом підключення резистора між емітером та мінусом джерела живлення (земля). Вихідний сигнал знімається з емітера.

В обох випадках фототранзистор може бути використаний у двох режимах, активному режимі і в режимі перемикання.

• Робота в активному режимі означає, що фототранзистор генерує вихідний сигнал пропорційний до ступеня його освітленості. Коли кількість світла перевищує певний рівень, фототранзистор насичується, і вихідний сигнал не збільшуватиметься, навіть при подальшому збільшенні освітлення. Цей режим роботи фототранзистора корисний у пристроях, де необхідно розрізнити для порівняння два пороги освітленості.
• Робота в режимі перемикання означає, що фототранзистор у відповідь на його освітлення буде або вимкнений (відсікання), або включений (насичені). Цей режим корисний, коли потрібно отримати цифровий вихідний сигнал.

Змінюючи опір резистора навантаження в ланцюзі підсилювача, можна вибрати один із двох режимів роботи. Необхідне значення резистора може бути визначене за допомогою наступних рівнянь:

• Активний режим: Vcc> R х I
• Перемикач режиму: Vcc

Для роботи в режимі перемикання зазвичай використовують резистор опором 5 кОм або вище. Вихідна напруга високого рівня (лог.1) в режимі перемикання дорівнюватиме напруги живлення. Вихід низького рівня (лог.0) має бути трохи більше 0,8 вольт.