Приведенные в табл. 4.1 полупроводниковые фотоприборы аналогов советского производства не имеют.
Термодатчики сравнимы с фотоэлементами, облучаемыми «постоянным» светом. Типичными термодатчиками являются терморезисторы и p-n-переходы диодов или транзисторных цепочек. В особых случаях можно также использовать тонкую медную проволоку (табл. 4.2).
Таблица 4. 1
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)
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
Основные порталы (построено редакторами)