Какой транзистор можно использовать в качестве фотоэлемента. Фототранзистор из простого транзистора. Способ сборки на современном приборе

Технический прогресс делает жизнь людей все более комфортной. Для этого изобретаются новые устройства, которые выполняют действия без присутствия и участия людей.

Одним из таких устройств является простое фотореле. Такое устройство можно купить в магазине, но интересней и экономней его сделать своими руками.

Фотореле может быть использовано для включения или выключения света в разное время суток. Например, при наступлении темноты прибор включает освещение, а на рассвете — отключает. Также оно может быть использовано в подъезде многоквартирного дома или на своем загородном участке.

Известно широкое применение с фотореле, которое в автономном режиме включает и выключает освещение. Такой прибор может быть использован в «умном доме». При этом с помощью фотореле можно не только управлять освещением, но и открывать жалюзи или проветривать комнату. Надо отметить и возможность установки этого устройства для системы охраны дома.

Разбираемся в схеме простого фотореле своими руками

Простейшая схема фотореле состоит из двух транзисторов, фоторезистора, реле, диода и переменного резистора. В качестве используются приборы типа КТ315Б, включенные по схеме составного транзистора, с нагрузкой которого является обмотка реле. Такая схема имеет большой коэффициент усиления и большое входное сопротивление, что позволяет включать в нее фоторезистор с большим сопротивлением.

При увеличении освещенности фоторезистора, включенного между коллектором и базой первого транзистора, происходит открывание этого транзистора и транзистора №2. В результате появления тока в коллекторной цепи второго транзистора произойдет срабатывание реле, которое своими контактами, в зависимости от его настройки, включит или выключит нагрузку.

Для защиты схемы от воздействия ЭДС самоиндукции при выключении реле включен защитный диод типа КД522. Для настройки чувствительности схемы между базой и эмиттером первого транзистора включается переменный транзистор номиналом в 10 кОм.

Кроме установки в жилых и подсобных помещениях, проходных площадок используют . Схема подключения при этом зависит от количества выводов к системе света.

Автоматы устанавливают в электрощите для зашиты электрической сети от перегрузки и замыкании — в этом и состоит .

Питание такого фотореле может осуществляться от источника постоянного напряжения в 5 — 15 В. При этом, при напряжении источника в 6 вольт используются реле типа РЭС 9 или РЭС 47, а при напряжении питания в 12 В используются реле РЭС 15 или РЭС 49.

Для монтажа схемы можно создать специальную плату, при возможности – печатную. Затем укрепить на плате реле, транзисторы, переменный резистор, сделать отверстия для выводов элементов схемы и произвести соответствующие соединения с помощью монтажных проводов и .

Настройку схемы можно производить в затененной комнате с использованием лампы накаливания, у которой можно регулировать поток света.

При необходимой освещенности подбирается порог срабатывания схемы с помощью переменного резистора. Если в дальнейшем не планируется подстройка порога срабатывания, то вместо переменного устанавливается постоянный , сопротивление которого соответствует величине, полученной при регулировке.

Способ сборки на современном приборе

При использовании более сложных электронных приборов можно собрать самодельное фотореле, в которое входит всего три компонента. Такую схему можно собрать на интегрированном полупроводниковом приборе компании TeccorElectronics Q6004LT (квадрак), который представляет собой с встроенным динистором. Такой прибор имеет рабочий ток в 4 А и рабочее напряжение 600 В.

Схема подключения фотореле состоит из прибора Q6004LT, фоторезистора и обычного резистора. Питание схемы осуществляется от сети 220 В. При наличии света фоторезистор имеет малое сопротивление (несколько кОм), и на управляющем электроде квадрака присутствует очень малое напряжение. Квадрак закрыт и через его нагрузку, в качестве которой могут быть использованы лампы освещения, ток не протекает.

При уменьшении освещенности сопротивление фоторезистора будет увеличиваться, возрастут и импульсы напряжения, поступающие на управляющий электрод. При увеличении амплитуды напряжения до 40 В симистор откроется, по цепи нагрузки потечет ток и освещение включится.

Для настройки схемы используется резистор. Начальное значение его сопротивления составляет 47 кОм. Величина сопротивления подбирается в зависимости от требуемого порога освещенности и типа используемого фоторезистора. Тип фоторезистора не критичен. Например, в качестве фоторезистора может быть использованы элементы типа СФ3-1, ФСК-7 или ФСК-Г1.

Совсем не обязательно быть мастером для того, чтобы знать, . Необходимо просто научиться верно определять поломки и запомнить несколько несложных правил для их исправления.

Современная система энергоснабжения предусматривает трехжильную проводку с или квартире. С учетом таких условий устанавливают и .

Использование мощного прибора Q6004LT позволяет подключать к фотореле нагрузку мощностью до 500 Вт, а при использовании дополнительного радиатора эту мощность можно увеличить до 750 Вт. Для дальнейшего увеличения мощности нагрузки фотореле можно использовать квадрак с рабочими токами 6, 8, 10 или 15 А.

Таким образом, преимуществом данной схемы, помимо малого количества применяемых деталей, является отсутствие необходимости отдельного блока питания и возможность коммутации мощных потребителей электрической энергии.

Монтаж данной схемы не представляет особой трудности ввиду малого числа элементов схемы. Настройка схемы состоит в определении желаемого порога срабатывания схемы и осуществляется аналогичным с предыдущей схемой образом.

Выводы :

В различных системах автоматического регулирования, чаще в системах освещения, используются фотореле.
Существует много разных схем фотореле с использованием в качестве датчиков фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов.
Простейшие схемы фотореле, которые содержат минимум деталей, можно собрать своими руками.

Видео с примером сборки самодельного фотореле

Фоточувствительные приборы используются в разных отраслях электроники и радиотехники. Все больше сейчас применяется фототранзистор, у которого более простой принцип работы, нежели у фотодиодов.

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.

Фото – фототранзистор

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

Где используется фототранзистор :

Охранные системы (в основном, используются ИК-фототранзисторы);
Кодеры;
Компьютерные логические системы управления;
Фотореле;
Автоматическое управление освещения (здесь также используется инфракрасный фото-полупроводник);
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 :

Могут производить больший ток, чем фотодиоды;
Эти радиодетали сравнительно очень дешевые;
Могут обеспечить мгновенный высокий ток на выходе;
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:

Многие полупроводниковые устройства выполнены из силикона, они не способны обрабатывать напряжение свыше 1000 вольт.
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;
Фототранзистор не подходит для использования в лампах из-за того, что не позволяет быстро двигаться направленным заряженным частицам.

Принцип работы

Фототранзистор работает так же, как и транзистор, где ток направляется к коллектору, ключевым отличием является то, что в данном приборе, электроток контролируется только двумя активными контактами.

Фото – простой фототранзистор

В простой схеме, при условии, что ничего не подключено к фототранзистору, базовый ток регулируется при помощи определенного оптического излучения, которое определяет коллектор. Электроток попадает на полупроводник только после резистора. Таким образом, напряжение на приборе будет двигаться от высокого к низкому, в зависимости от уровня оптического излучения. Для усиления сигнала можно подключить устройство к специальному оборудованию. Выход фототранзистора зависит от длины волны падающего света. Этот полупроводник реагирует на свет в широком диапазоне волн в зависимости от спектра работы. Выход фототранзистора определяется площадью открытой переходной коллектор-базы и постоянного тока усиления транзистора.

Фототранзистор бывает разного типа действия, про это говорят основные схемы включения устройства. Виды прибора:

Оптический изолятор (напоминает по принципу трансформатор, у которого входы заблокированы при помощи электрических контактов);
Фотореле;
Датчики. Применяются в охранных системах. Это активные приборы, излучающие свет. При формировании и выделении определенного импульса, полупроводниковый прибор сразу же рассчитывает силу его возвращения. Если сигнал не вернулся или вернулся с другой частотой, то срабатывает сигнализация (как в охранных системах ИК).

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.

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:

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

Пример использования

Если Вы хотите своими руками сделать устройство, для которого необходим фототранзистор, можно разработать простую интеллектуальную систему. Робот по этой схеме будет реагировать на свет, в зависимости от настройки, он будет от него убегать или наоборот, выходить на источник освещения.

Чтобы самому сделать робота, необходимо приготовить:

Микросхему L293D;
Небольшой моторчик, можно взять даже от детской игрушки;
Любые отечественные фототранзисторы и полевые резисторы с сопротивлением на менее 200 Ом;
Кабеля для соединения и корпус, где будет расположен механизм.

Схема робота

Как видно по схеме, фототранзистор здесь – это своеобразный микроконтроллер, как ATMEGA, который определяет источник света, даже его подключение аналогично. Вы можете при использовании паяльника сделать простой механизм, который будет следовать даже за тенью. Подобные импортные приборы выпускает компания BEAM, но, естественно, там более мощная оптопара. Для работы устройства Вам нужно только правильно подключить фототранзистор к схеме и питанию.

На обозначении есть пункты GDR и VCC. Первое – это заземление, второе – питание. Обратите внимание, рядом с питанием стоит значок 5В – это значит, что батарея должна быть минимум на 5 вольт.

Принцип действия такого робота прост: когда свет попадает на фототранзистор, на микросхеме происходит включение мотора. Это реализуется, потому что приемник подал положительный сигнал. Заводится самодельный мотор и прибор начинает двигаться.

Использование резистора в этой схеме необходимо для регулировки электрического тока. Также от сопротивления резистора зависит долговечность оптической детали, если он перегреется – то фототранзистору потребуется замена. Для работы очень важно подключить все провода также, как и на схеме. Выключатель к роботу можно приделать от обычной шариковой ручки, он будет разрывать связь между микросхемой и фототранзистором. Проверка робота производится путем исследования его реакции на свет и тень.

Фотоэлектрическими приборами называют электронные приборы, способные изменять те или иные свои характеристики под действием света. Значение этих устройств практически во всех областях радиотехники и электроники переоценить сложно, поэтому сегодняшнюю беседу посвятим им.

Фоторезисторы. В принципе, название прибора говорит само за себя — они под действием света изменяют свое сопротивление. Обычно затемненный резистор имеет сопротивление порядка 1 – 200 МОм, при освещении эта цифра уменьшается на 2-3 порядка. Главное преимущество фоторезистора – практически линейная зависимость сопротивления от освещенности, поэтому их удобно использовать в аналоговых приборах – датчиках и измерителях освещенности.

Недостатки же фоторезисторов следующие: достаточно высокие сопротивления (как темновое, так и световое), с которыми не всегда удобно работать. К примеру, ТТЛ микросхемы цифровой техники напрямую не смогут управляться таким резистором – слишком «грубые» их входы не смогут работать с делителями, собранными на сопротивлениях большого номинала:

На это способны только микросхемы КМОП, собранные на полевых транзисторах. Следующий недостаток – достаточно низкая (по сравнению, конечно, с другими типами фотоэлементов) чувствительность. И главный недостаток, который делает применение фоторезисторов в цифровой технике нецелесообразным – низкая скорость реакции на свет. При частоте световых импульсов выше килогерца форма электрического сигнала на фоторезисторе неудовлетворительна, а если увеличить частоту еще, то резистор вообще перестанет видеть, что свет «мигает».

Если вспомнить, на каких частотах работает сегодняшняя цифровая техника, то будет очевидно, что фоторезистор в качестве «глаз» для цифрового устройства – плохой вариант. Фоторезистор – прибор неполярный, а потому следить за тем, какой вывод куда подключать, надобности нет.

Фотодиоды. Этот полупроводниковый прибор по своим характеристикам очень напоминает диод обычный, поэтому следить за полярностью его включения придется.

При обратном включении (на катод подается «плюс» источника питания) фотодиод ведет себя так же, как фоторезистор, но в отличие от последнего имеет гораздо более низкое световое сопротивление и в состоянии выдерживать приличный ток. Это позволяет управлять мощными транзисторами и ТТЛ микросхемами напрямую, без дополнительных усилителей:

Еще одно достоинство фотодиода – достаточно высокая скорость реакции, благодаря чему эти приборы широко используются для передачи цифровой информации. Компьютерная ИК-связь, пульты ДУ для радио – и телеаппаратуры – все это фотодиоды. По диапазону чувствительности фотодиоды различают на инфракрасные и приборы видимого излучения. Первые «видят» в основном ИК-излучение и мало чувствительны к видимому участку излучения, вторые наоборот – хорошо видят тот свет, который видит и наш глаз, но «слеповаты» в ИК-диапазоне.

И еще одно интересное свойство фотодиода – при прямом включении он способен работать как генератор. Если осветить фотодиод, то на его выводах появится напряжение. Его можно усилить, если прибор работает как датчик света, а можно использовать и для питания аппаратуры, соединив множество светодиодов в солнечную батарею.

Фототранзистор. По сути это обычный транзистор, но без крышки в буквальном смысле. Крышка, закрывающая кристалл прибора, конечно, есть, но она выполнена из прозрачного материала и видимый свет может попадать на кристалл. Для чего? Прежде всего, вспомним, .

Подавая на базу некоторое напряжение, можно управлять сопротивлением перехода эмиттер-коллектор. Но оказывается, сопротивлением перехода можно управлять и обычным светом. Итак, фототранзистор – это обычный транзистор, который имеет еще одну, дополнительную «базу» – световую. Освещаем – открываем транзистор. В таком включении вывод базы фототранзистора можно вообще не использовать – его роль выполняет свет.

Но, подавая на базу то или иное напряжение смещения, можно изменять чувствительность фототранзистора (специалисты обычно говорят «сдвинуть,сместить его рабочую точку»), приоткрывая его в той или иной степени, а значит регулировать параметры всей схемы:

Нашел схему простого фотореле, что бы сделать настенные часики с подсветкой, ночь наступает в часах светодиод загорается,но не нашел фототранзистор, бывает так, что хочется, а нет….

Решил изготовить самостоятельно из советского транзистора МП42.

Изучаем материальную базу.
Фототранзистор - это полупроводниковый прибор преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал и одновременно усиливает его. Коллекторный ток у транзистора зависит от интенсивности излучения. Коллекторный ток тем больше, чем интенсивнее свет попадает на базовую зону фототранзистора.

Два режима работы фототранзистора:
Режим с плавающей базой. Работает только вывод эмиттера и вывод коллектора.
Режим транзисторный с источником смещения базовой цепи. Работают все три вывода плюс резистор на базовом выводе.
Ошибки при изготовлении фототранзистора из мп42.

Ни в коем случае не спиливать крышку сверху! Это приведёт к неминуемому сдвигу кристаллодержателя и порче кристалла или обрыву подводящих проводников. Приведет к 100% облому в изготовлении фототранзистора. Даже если спилите удачно свет не будет попадать на базовую зону кристалла!

Не отрезайте базовый вывод фототранзистора, так как есть схемы которые используют именно этот вывод.
Ни чем не заполняйте окно фототранзистора. Произойдет термическая порча кристалла.

Приступим к производству фототранзистора. Как и все транзисторы МП 42 имеет три вывода: База-Коллектор-Эмиттер.
Если транзистор перевернуть верх ногами и базой поставить к себе, то налево Эмиттер, на право Коллектор.