Фототранзистор своими руками из МП 42

Как устанавливать фотореле

Нужно использовать специальные отверстия для того, чтобы закончить монтаж. Требуется только соблюдать несколько важных правил.

  1. 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.
  2. Установка запрещается, если рядом действуют химически активные вещества. Нельзя ставить с горючими, легко воспламеняющимися материалами.
  3. Схема подключения предполагает, что основание устройства должно находиться только внизу, не вверху.
  4. Свет от включаемого светильника никогда не должен попадать на фотодатчик.

Схемы подключения биполярных фототранзисторов

Схема с общим эмиттером

По этой схеме создается сигнал выхода, переходящий от высокого состояния в низкое, при падении лучей света.

Эта схема выполнена с помощью подключения сопротивления между коллектором транзистора и источником питания. Напряжение выхода снимают с коллектора.

Схема с общим коллектором

Усилитель , подключенный с общим коллектором, создает сигнал выхода, переходящий от низкого состояния в высокое, при попадании света на полупроводник.

Эта схема образуется подключением сопротивления между отрицательным выводом питания и эмиттером. С эмиттера снимается выходной сигнал.

В обоих вариантах транзистор может работать в 2-х режимах:

  1. Активный режим.
  2. Режим переключения.

Активный режим

В этом режиме фототранзистор создает сигнал выхода, зависящий от интенсивности падающего света. Когда уровень освещенности превосходит определенную границу, то транзистор насыщается, и сигнал на выходе уже не будет повышаться, даже если увеличивать интенсивность лучей света. Такой режим действия рекомендуется для устройств с функцией сравнения двух порогов потока света.

Режим переключения

Действие полупроводника в этом режиме значит, что транзистор будет реагировать на подачу света выключением или включением. Такой режим необходим для устройств, в которых необходимо получение выходного сигнала в цифровом виде. Путем изменения значения резистора в схеме усилителя, можно подобрать один из режимов функционирования.

Для эксплуатации фототранзистора в качестве переключателя чаще всего применяют сопротивление более 5 кОм. Напряжение выхода повышенного уровня в переключающем режиме будет равно питающему напряжению. Напряжение выхода малого уровня должно равняться менее 0,8 В.

Проверка фототранзистора

Такой транзистор легко проверяется мультитестером, даже без наличия базы транзистора. Если подключить мультитестер к участку эмиттер-коллектор, то его сопротивление при любой полярности будет большим, так как транзистор закрыт. Если луч света попадает на чувствительный элемент, то измерительный прибор покажет низкое значение сопротивления, так как транзистор в этом случае открылся, благодаря свету, при правильной полярности питания.

Так ведет себя обычный транзистор, но он открывается сигналом электрического тока, а не лучом света. Кроме силы света, большую роль играет спектральный состав света.

Режимы работы

Фотодиоды разделяют по режиму функционирования.

Режим фотогенератора

Осуществляется без источника электропитания. Фотогенераторы, являющиеся комплектующими солнечных батарей, иначе называют «солнечными элементами». Их функция – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Наиболее распространены фотогенераторы, созданные на базе кремния – дешевого, распространенного, хорошо изученного. Обладают невысокой стоимостью, но их КПД достигает всего 20%. Более прогрессивными являются пленочные элементы.

Режим фотопреобразования

Источник электропитания в схему подключается с обратной полярностью, фотодиод в данном случае служит датчиком освещенности.

Технический минимум для сборки

В самом начале, если вы желаете сконструировать фотореле своими руками для автоматизации включения уличного типа освещения, нужно составить, так сказать, «план действий» ведь когда все систематизировано, то и делать будет проще. Для простоты можно воспользоваться таким алгоритмом:

  • понять принцип, по которому функционирует фотодатчик, чтобы правильно собрать его электронную начинку;
  • узнать, какие характеристики должен иметь прибор;
  • выяснить, какой тип датчика вы будите собирать;
  • приобрести весь перечень деталей, необходимый для сборки аппарата своими руками.

Самое главное, что следует знать в этом вопросе — корпус такого прибора должен быть герметичным для того чтобы обеспечивать высокую степень защиты изделия от разнообразных погодных условий. Ведь данный датчик будет являться элементом системы уличного типа освещения. В целом процесс сборки фотореле опирается на многие нюансы, о которых также необходимо помнить. Сюда следует отнести следующие моменты:

фотодатчик в своей схеме должен содержать защитные элементы, которые будут предупреждать ложное срабатывание прибора и включение света тогда, когда в этом нет необходимости. Если этого не сделать, то аппарат окажется не в состоянии эффективно справляться со своими обязанностями, а вы не получите нужный уровень комфорта;

Схема датчика с защитой

  • качественность деталей. Помните, что длительность службы любого самодельного электроприбора, включая фотореле, напрямую зависит от качественности применяемых для его сборки деталей. Поэтому нужно покупать детали только у проверенных продавцов или в специализированных на радиоэлектронике магазинах;
  • нужно знать, какие виды фотореле могут использоваться для организации включения света на улице.

Если с качественностью деталей все более-менее понятно, то мало кто знает о том, какой именно фотодатчик применим для уличного типа освещения.

Схема усилителя звуковой частоты

Фототранзистор своими руками из МП 42

Более качественный УНЧ можно собрать на двух приборах.

Схема усилителя на двух транзисторах включает в себя больше комплектующих элементов, но может работать с низким уровнем входного сигнала, так как первый элемент выполняет функцию предварительного каскада.

Переменный сигнал звуковой частоты подаётся на потенциометр R1, который играет роль регулятора громкости. Далее через разделительный конденсатор сигнал подаётся на базу элемента первой ступени, где усиливается до величины, обеспечивающей нормальную работу второй ступени. В цепь коллектора второго полупроводника включен источник звука, которым может быть малогабаритный наушник. Смещение на базах задают резисторы R2 и R4. Кроме КТ 315 в схеме усилителя звука на двух транзисторах можно использовать любые маломощные кремниевые полупроводники, но в зависимости от типа применяемых изделий может потребоваться подбор резисторов смещения.

Фототранзистор своими руками из МП 42

Если использовать двухтактный выход можно добиться хорошего уровня громкости и неплохой частотной характеристики. Данная схема выполнена на трёх распространённых кремниевых приборах КТ 315, но в устройстве можно использовать и другие полупроводники. Большим плюсом схемы является то, что она может работать на низкоомную нагрузку. В качестве источника звука можно использовать миниатюрные динамики с сопротивлением от 4 до 8 ом.

Устройство можно использовать совместно с плеером, тюнером или другим бытовым прибором. Напряжение питания 9 В можно получить от батарейки типа «Крона». Если в выходном каскаде использовать КТ 815, то на нагрузке 4 ома можно получить мощность до 1 ватта. При этом напряжение питания нужно будет увеличить до 12 вольт, а выходные элементы смонтировать на небольших алюминиевых теплоотводах.

payaem.ru

Задачей фотореле является управление освещением, зачастую, это схема с фоточувствительным элементом, которая управляет включением освещения в темное время суток. Радиолюбителями разработано множество различных схем фотореле, представим вашему вниманию простые и надежные схемы на различных фоточувствительных элементах: фоторезисторах, фотодиодах, фототранзисторах.

Первая схема фотореле на фотодиоде и вполне подойдет для начинающих, так как проста в изготовлении и не содержит редких элементов. В качестве нагрузки после ключа использован светодиод, разумеется вместо него можно применять и другую логическую схему или реле. В данной схеме фотодиод включен через стабилизатор тока, схема в таком включении дает существенную разницу при освещении и затемнении светочувствительного элемента и поэтому не требует дополнительного усилителя. При резком изменении освещения напряжениние на фотодиоде меняется от 0 до уровня напряжения питания схемы. Эту схему вы можете без труда собрать и отрегулировать за пару часов на макетной плате. Фотодиод можно использовать почти любой марки.

Детали:

В данной схеме был применен ФД 256, но схема работает и с фототранзисторами. VD1 и VD2 можно ставить любые кремниевые диоды. Транзисторы также можно любые маломощные. Как я уже говорил первый транзистор работает как стабилизатор тока и чем больше будет R2, тем больше чувствительность схемы, но не перестарайтесь с настройкой. Каскад на втором транзисторе — эмиттерный повторитель , третий транзистор — обычный ключ.

Популярные статьи  Что подарить мальчику на 4 года: обзор лучших детских подарков

Предлагаем Еще одну несложную схему с минимальным количеством деталей, и высокой чувствительностью. Такая чувствительность достигается за счет включения транзисторов VT1 и VT2 как составного. В таком включении общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов составляющих транзисторов. Также за счет этого включения достигается высокое входное сопротивление, что позволяет использовать фоторезистор и другие высокоомные источники сигнала.

Принцип работы:

Схема работает очень просто- с увеличением освещенности сопротивление фоторезистора уменьшается до нескольких килоом (в темноте — несколько мегаом) это приводит к открыванию транзистора VT1. Коллекторный ток VT1 откроет транзистор VT2, который в свою очередь включит реле и оно своими контактами включит нагрузку.Чтобы в момент включения реле не возникала самоиндукция и маломощный сигнал фоторезистора преобразовался в достаточный для включения обмотки сигнал включен VD1.

Детали:

Для регулировки чувствительности этой схемы, которая иногда может быть избыточной можно поставить в схему переменный резистор, который показан на схеме пунктиром.Питание схемы зависит от рабочего напряжения реле и может быть в пределах 5-15в.При питании 6 вольт можно исплользовать РЭС 9, при 12 вольтах РЭС 15,РЭС 49. Ток обмотки при использовании указанных транзисторов не должен превышать 50 мА. если поставить вместо VT2, более мощный типа КТ 815, выходной то может быть большим и возможно использование более мощных реле. следует учитывать что при повышении питания увеличивается чувствительность фотореле.

Еще одна схема собрана на операционном усилителе и также не содержит большого количества деталей.ОУ в данной схеме включен как компаратор (сравнивающее устройство), а фотодиод включен в фотодиодном режиме, питание на него подано так, что он смещен в обратном направлении.

Из за такого включения при снижении освещенности возрастает сопротивление светодиода, и это приводит к к тому, что уменьшается падение напряжения на резисторе R1, и соответственно падает на инвертирующем входе компаратора. На неинвертирующем входе напряжение устанавливается с помощью R2, и является пороговым, то есть задает порог срабатывания. При уменьшении напряжения на инвертирующем входе ниже порогового на выходе компаратора появится уровень напряжения который откроет Т1 и включит реле.

Детали:

Транзистор можно использовать любой маломощный NPN типа КТ 315, 3102. ОУ в качестве компаратора типа К140УД6 — УД7, или подобные. Для питания схемы следует использовать выпрямитель с напряжением 9-12 вольт, реле выбирать с соответствующим напряжением срабатывания обмотки.

Настройка:

Наладка устройства заключается в установке порогового напряжения, его следует настроить таким образом, чтобы уже при наступлении сумерек происходило включение. Для настройки порога срабатывания можно использовать регулируемую лампу накаливания в затемненной комнате.Чтобы избавиться от возможного дребезга реле при срабатывании нужно параллельно катушке присоединить конденсатор на несколько сотен микрофарад.

Фототранзисторы против фотодиодов

Фототранзисторы могут показаться большим улучшением по сравнению с фотодиодами, но они не так популярны, как вы думаете. Теоретически внутреннее усиление по току является важным преимуществом, но есть много ресурсов, которые могут помочь инженерам разработать высокопроизводительные трансимпедансные усилители, и я, например, предпочитаю подход с трансимпедансным усилителем.

Более того, фототранзисторы уступают по важным параметрам.

Фототранзисторы обладают меньшей способностью поддерживать линейную зависимость между освещенностью и выходным током

Это не важно, если всё, что вам нужно, – это датчик света «включен/выключен», вырабатывающий цифровое выходное напряжение. Мои фоточувствительные приложения, как правило, требуют аналоговых выходных сигналов, и я инстинктивно пренебрегаю фототранзисторами из-за их ограниченной линейности.
Фотодиоды обеспечивают более быстрый отклик, чем фототранзисторы

Важность широкой полосы пропускания зависит от требований приложения, и во многих случаях фототранзистор будет вполне адекватным выбором. В то же время вы не захотите спроектировать свою систему на основе фототранзистора, а затем быть вынужденным пересмотреть конструкцию через год, когда кто-то захочет на порядок увеличить максимальную рабочую частоту.
Важные рабочие характеристики фототранзисторов более чувствительны к температуре, чем фотодиодов. Это не проблема, если ваше устройство всегда будет работать при комнатной температуре. Если вы работаете с автомобильными или военными системами, колебания характеристик фототранзистора, вызванные температурой, могут вызывать головную боль.

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

Рис. 1

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

(C) МРБ выпуск 1168, Н.В.Пароль, С.А.Кайдалов, Фоточувствительные приборы и их применение: справочник, М., «Радио и связь», 1991г.

www.diagram.com.ua

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

Партнеры

  • Сайт о ценах на загородную недвижимость: недвио на Сайте портал по продаже загородной.
  • Фонтанка новости спб.
  • Callbook
  • Мультипоиск
  • DX-календарь
  • QSL-бюро
  • QSL-менеджеры
  • База частот
  • Библиотека
  • Дипломы
  • Закон и право
  • Каталог ссылок
  • Каталог техники
  • Круглые столы
  • Магазины
  • Начинающим
  • Новости
  • Объявления (карта)
  • SDR Трансляции
  • Поиск по сайту
  • Помощь
  • Почтовые рассылки
  • Программы
  • Cи-Би
  • Солнечная активность
  • Соревнования
  • Справочники
  • Статьи
  • Схемы
  • УКВ
  • Форумы
  • eHam.RU NEW!

Нашли опечатку? Ctrl+Enter

Мобильная версия

  • Размещение рекламы
  • Написать редакторам портала
  • Контакты Карта сайта
  • 2000 — 2020 QRZ.RU team

100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632 633

Популярные статьи  Сувенир вязаные огурчики в банке

Что из себя представляет фототранзистор?

Фототранзистор представляет из себя твердотельный полупроводник, который обладает внутренним усилением, и, как правило, применяется данный прибор для трансмиссии (передачи) аналогового и цифрового сигнала. Схема фототранзистора совпадает с основами обычного транзистора, именно поэтому его аналогом принято считать фотодиод.

Стоит отметить, что отличительной особенностью вышеназванного устройства является не только способность реагировать на различные виды излучений и освещений, но и повышенная чувствительность, позволяющая применять его в различных устройствах, связанных с зависимостью потока света. К таковым можно отнести следующие:

  • датчики дыма;
  • лазерные радары;
  • пульты с дистанционным управлением.

Что это такое и где применяется

Фототранзистор – это полупроводниковый прибор оптоволоконного типа, который используется для управления электрическим током при помощи определенного оптического излучения. Эти устройства разработаны на базе обычного транзистора. Их современными аналогами являются фотодиоды, но фототранзисторы лучше подходят для многих современных радио и электронных приборов. По принципу действия, они напоминают также фоторезисторы.

Фототранзистор своими руками из МП 42
Фото — фототранзистор

В отличие от фотодиодов, у этих полупроводников более высокая чувствительность.

Где используется фототранзистор:

  1. Охранные системы (в основном, используются ИК-фототранзисторы);
  2. Кодеры;
  3. Компьютерные логические системы управления;
  4. Фотореле;
  5. Автоматическое управление освещения (здесь также используется инфракрасный фото-полупроводник);
  6. Датчики уровня и системы подсчета данных.

Нужно отметить, что из-за диапазона Вольт гораздо чаще в подобных системах используются фотодиоды, но фототранзисторы имеют несколько существенных преимуществ:

  1. Могут производить больший ток, чем фотодиоды;
  2. Эти радиодетали сравнительно очень дешевые;
  3. Могут обеспечить мгновенный высокий ток на выходе;
  4. Главным достоинством приборов является то, что они могут обеспечить высокое напряжение, чего, к примеру, не сделают фоторезисторы.

При этом данный аналог светодиода имеет существенные недостатки, что делает фототранзистор довольно узкоспециализированной деталью:

  1. Многие полупроводниковые устройства выполнены из силикона, они не способны обрабатывать напряжение свыше 1000 вольт.
  2. Данные радиодетали очень чувствительны к перепадам напряжения в локальной электрической сети. Если диод не перегорит от скачка напряжения, то транзистор, скорее всего, не выдержит испытания;
  3. Фототранзистор не подходит для использования в лампах из-за того, что не позволяет быстро двигаться направленным заряженным частицам.

Электротехника: Фотодатчик своими руками.

Рисунок 1 — Фотодатчик

Транзистор VT1 усиливает ток фотодиода VD1, транзистор VT2 усиливает ток транзистора VT1.

Всё просто! Фотодиод можно достать из фотоприемника из телевизора. Фотоприемник может выглядеть так:

Остальные детали несложно достать, транзисторы КТ315 широко использовались (и используются) в разной аппаратуре. Рассмотрим детали:

Катод у фотодиода располагается справа (если фотодиод лежит как на фотографии выше), на схеме (рисунок 1) катод соединён с коллекторами транзисторов VT1 и VT2 и соединён с резистором R1. Электродвигатель пригодиться для экспериментов с фотодатчиком. Для упрощения сборки на выводы транзисторов можно нацепить куски изолятора от проводов с разными цветами, например:

зелёный — база, 

белый -коллектор,

без изолятора — эмиттер.

Далее рассмотрим сборку:

Чёрными линиями показано как соединять выводы. Моторчик служит для визуального определения работоспособности схемы (вместо него можно поставить другой подходящий прибор например миллиамперметр (это даже лучше)).

Рассмотрим собранный фотодатчик:

Такой датчик можно использовать для построения beam роботов, программируемых роботов, игрушек и много чего ещё. Рассмотрим схему с электродвигателем и батарейками:

Рисунок 2 — Схема с электродвигателем и батарейками

Электродвигатель для транзистора представляет активно-индуктивную нагрузку так как обмотки двигателя имеют индуктивность поэтому для защиты транзистора VT2 желательно поставить параллельно ему обратный диод и/или конденсатор параллельно двигателю, но схема работает и без этого.  

Схема приведенная ниже иллюстрирует как данный фотодатчик можно использовать для включения освещения в темноте и включения электродвигателя при свете от солнца или какого либо другого источника инфракрасного излучения (пульт д. у., свеча, лампа и т. д. (тепло человеческого тела и другие подобно холодные предметы не подходят из за малой длинны волны)):

Рисунок 3 — Схема включения светодиода в темноте и включения электродвигателя при свете

Данный фотодатчик можно использовать в системах дистанционного управления с нестандартными протоколами передачи данных или для управления электромагнитными реле коммутирующими мощную нагрузку и много для чего ещё.

Фототранзисторы

Фототранзистором называют полупроводниковый управляемый оптическим излучением прибор с двумя p–n переходами.

Фототранзисторы, как и обычные транзисторы могут быть p–n–р и n–p–n типа. Конструктивно фототранзистор выполнен так, что световой поток облучает область базы. Наибольшее практическое применение нашло включение фототранзистора в схеме с ОЭ, при этом нагрузка включается в коллекторную цепь. Входным сигналом фототранзистора является модулированный световой поток, а выходным – изменение напряжения на резисторе нагрузки в коллекторной цепи.

Напряжение питания на фототранзистор подают как и на обычный биполярный транзистор, работающий в активном режиме, т.е. эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном (рис. 8.11,а).

Фототранзистор своими руками из МП 42

Рис. 8.11. Схемы включения фототранзистора с подключенной базой (а) и со свободной базой (б) и вольтамперные характеристики

Однако он может работать и с отключенным выводом базы (рис. 8.11,б), а напряжение прикладывается между эмиттером и коллектором. Такое включение называется включением с плавающей базой и характерно только для фототранзисторов. При этом фототранзистор работает в активном режиме ближе к границе отсечки.

При Ф = 0 ток очень мал и равен темновому току

. (8.9)

где h21б – коэффициент передачи эмиттерного тока.

Популярные статьи  Поделки из шишек своими руками — создание топиария, декоративной корзины, цветов, шара и животных (116 фото)

Рассмотрим принцип работы фототранзистора при включении с плавающей базой. При освещении фототранзистора под действием света в базовой области и коллекторном переходе образуются свободные носители заряда, эти носители диффундируют в базе к коллекторному переходу. Неосновные носители области базы (для транзистора n–p–n типа) – электроны экстрагируют в область коллектора, создавая фототок в коллекторном переходе. Оставшиеся в объеме базы основные носители (дырки), создают положительный объемный заряд и компенсируют заряд неподвижных ионов примесей на границе эмиттерного перехода.

Потенциальный барьер эмиттерного перехода снижается, что увеличивает инжекцию основных носителей (электронов) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует в базе с дырками, а большая часть экстрагирует через коллекторный переход, увеличивая его ток. Таким образом, ток в коллекторной цепи равен сумме фототока Iф и тока Iк, инжектированных эмиттером электронов, дошедших к коллекторному переходу и втянутых его электрическим полем в область коллектора. При Rк = 0, коэффициент усиления фототока равен

. (8.10)

Фототранзистор увеличивает чувствительность в h21э+1 раз по сравнению с фотодиодом, что является главным преимуществом фототранзистора по сравнению с фотодиодом.

Для обеспечения температурной стабильности энергетических параметров одновременно с оптическим управлением используется так же подача напряжения смещения на базу для выбора рабочей точки на входной и выходной характеристиках транзистора. При отсутствии оптического потока темновой ток определяется током базы, что позволяет дополнительно управлять током фототранзистора. Задание определенного темнового тока позволяет обеспечить оптимальный режим усиления слабых световых сигналов, а также суммировать их с электрическими.

Наряду с фототранзисторами n–p–n и p–n–р типов используются полевые фототранзисторы с управляющим p–n переходом и МОП-транзисторы.

На рис. 8.12 представлен полевой фототранзистор с управляющим

p–n переходом и каналом n–типа. Падающий световой поток генерирует в n–канале и p–n переходе (канал–затвор) электроны и дырки. Электрическое поле перехода разделяет носители заряда. Концентрация электронов в n–канале повышается, и уменьшается его сопротивление, а ток стока возрастает. Увеличение дырок в p–области вызывает появление фототока в цепи затвора.

Рис.8.12. Структурная схема полевого фототранзистора с управляющим p-n переходом и каналом n- типа

Переход затвор–канал можно рассматривать как фотодиод, фототок которого Iз (ток затвора) создает падение напряжения на резисторе Rз, что приводит к уменьшению обратного напряжения на p–n переходе канал–затвор. Это вызывает дополнительное увеличение толщины канала, уменьшение его сопротивления и приводит к возрастанию тока стока.

МОП-фототранзисторы с индуцированным каналом имеют полупрозрачный затвор, через который световой поток попадает на полупроводник под затвором. В этой области полупроводника генерируются носители заряда, что приводит к изменению значения порогового напряжения, при котором возникает индуцированный канал. Для установления начального режима иногда на затвор подают напряжение смещения.

Маркировки и основные параметры

Фототранзисторы, которые управляются внешними факторами, имеют обозначение аналогичное обычным транзисторам. На рисунке ниже Вы можете видеть, как такой датчик схематически показывается на чертеже.

Фототранзистор своими руками из МП 42
Фото — обозначение транзисторов

При этом VT1, VT2 – это фототранзисторы и база, а VT3 – без базы (например, из мышки)

Обратите внимание, цоколевка показана также, как у обычных транзисторов

Вместе с прочими приборами полупроводникового типа (n-p-n), использующимися для трансформации излучения, эти устройства являются оптронами. Соответственно, их можно изобразить как светодиод в корпусе либо как оптроны (с двумя стрелками, находящимися под углом 90 градусов к базе коллектора). Усилитель на большинстве таких схем обозначается так же, как и база коллектора.

Основные характеристики фототранзисторов LTR 4206E, ФТ 1К и ИК-SFH 305-2/3:

Название Ток коллектора, mA Ток фотоэлемента, mA Напряжение, V Область использования Длина волны, nm
LTR 4206E 100 4,8 30 Радиоэлектронные схемы. 940
ФТ 1К 100 0,4 30 Логические системы управления, сигнализация и т. д. 940
ИК-SFH 305-2/3 (Osram) 50 0.25 – 0.8 32 Охранные системы, роботы, датчики препятствия Arduino (Ардуино) на фототранзисторе. 850

При этом светосинхронизатор ФТ 1 выполнен из кремния, что дает ему явное преимущество – долговечность и устойчивость к перепадам напряжения. ВАХ представляют собой формулу:

Фото — формула ВАХ

Расчет производится так же, как и у биполярных транзисторов.

В зависимости от потребностей, Вы можете купить фототранзистор SMD PT12-21, КТФ-102А или LTR 4206E (перед тем, как взять деталь, нужно проверить её работоспособность). Цена от 3 рублей до нескольких сотен.

Видео: как проверить работу фототранзистора

Инструменты для изготовления.

Для изготовления солнечной электростанции своими руками понадобятся следующие инструменты:

  • электрический тестер;
  • надфили различных профилей;
  • ножовка по металлу;
  • электрический паяльник;
  • припой;
  • канифоль;
  • пинцет;
  • гибкие медные провода;
  • фольгированный текстолит или гетинакс;
  • пластиковая пластина для монтажа самих фотоэлементов.

Фотоэлементы можно приклеить на пластину с помощью универсального клея.

Полученная таким образом солнечная батарея не обеспечит дом или квартиру электроэнергией ввиду низкого КПД (коэффициент полезного действия), но вполне подойдёт для зарядки сотового телефона, для работы радиоприёмника в походных условиях.

У транзисторов со срезанным верхом производят замер тестером по выводам, с каких выводов (база, эмиттер и коллектор) получается выход большего напряжения. Замер производится меду базой и эмиттером или коллектором. После этого производится установка на пластиковую пластину всех полупроводниковых транзисторов, и все выводы припаиваются по установленной радиоэлектронной схеме. База одного транзистора припаивается к коллектору или эмиттеру следующего транзистора. И в таком порядке собирается вся солнечная батарея. Полученную конструкцию со стороны фотоэлементов желательно прикрыть прозрачным элементом (стекло, прозрачный пластик, обычное оконное стекло). Это необходимо для прикрытия фотоэлементов от попадания на них пыли и воды, а также от возможных механических повреждений в процессе эксплуатации.

Также самодельную солнечную батарею можно делать из советских транзисторов марки МП37–МП42 и МП14–МП17 (структура  полупроводникового кристалла n – p – nили структура p – n – p). Эти транзисторы имеют круглый металлический корпус в форме шляпки. Но по сравнению с транзисторами серий КТ 800 и КТ 900 имеют меньший размер и соответственно будут выдавать меньший ток  и вольтаж, ввиду того что кристалл у них меньшего размера.

Советский транзистор КТ819ГМ.

На примере советского транзистора КТ819ГМ при его работе в качестве фотоэлемента приведены следующие данные:

база – плюсовой вывод, эмиттер – минусовой вывод, выдаваемое напряжение – 370 мВ, выдаваемый ток – 94 мкА, развиваемая мощность – 35 мВт / База и эмиттер – плюсовой вывод, коллектор – минусовой вывод, получаемое напряжение – 325 мВ, ток выдаваемый – 215 мкА, мощность – 70мВт/ База – плюсовой вывод, коллектор – минусовой вывод, напряжение – 340 мВ, токвыдаваемый – 260 мкА, мощность – 90 мВт/ Коллектор – плюсовой вывод, эмиттер – минусовой вывод, напряжение на выходе – 28 мВ, ток выдаваемый – 65 мкА, мощность – 1 мВт.

Фототранзистор своими руками из МП 42Транзистор КТ819

К примеру, чтобы получить напряжение в 1,5 вольта, необходимо собрать последовательно в линейку четыре транзистора (фотоэлементы), где плюсовые выводы с транзистора будут коллекторы элементов, а база будет плюсовым выходом. Соответственно, чтобы получить 12-14 вольт, требуется собрать солнечную панель с числом элементов 35-38 штук. Для увеличения выдаваемого тока и мощности от такой самодельной солнечной электро-станции, необходимо впаивать транзисторы параллельно по 2-3 элемента.

Использовать такую солнечную электростанцию можно в загородном доме для освещения в тёмное время суток. Для этого потребуется дополнить её небольшой аккумуляторной станцией на 12 вольт. Аккумуляторы можно приобрести в магазинах электроники. В дневное время эта электростанция будет заряжать аккумуляторы, а вечером от неё будет работать освещение внутри дома. Для освещения лучше использовать светодиодные панели ввиду их большей экономичности.

Оцените статью
Денис Серебряков
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Фототранзистор своими руками из МП 42
Раскладная саперная лопата