НАЗАД

3. ТЕРМОРЕЛЕ И ФОТОРЕЛЕ

1. Термореле. Вы наверное задумывались, как работает холодильник? Почему температура внутри холодильной камеры поддерживается внутри некоторого заданного диапазона независимо от температуры окружающей среды? Для решения этой проблемы используется термореле, которое в простейшем случае состоит из термодатчика, транзисторного ключа и электромагнитного реле. Когда температура внутри холодильной камеры становится выше заданного значения t1, реле замыкает цепь, включается двигатель, камера начинает охлаждаться. При понижении температуры ниже значения t2 реле размыкает цепь, охлаждение прекращается.

Рис. 1. Термореле на одном транзисторе.

Рис. 1. Термореле на одном транзисторе.

В наших опытах в качестве термодатчика будем использовать терморезистор ММТ--12. Чтобы понять, как он работает, соберем цепь из последовательно соединенных переменного резистора и терморезистора, параллельно резистору подключим вольтметр (рис. 1.1). Сопротивление переменного резистора должно быть примерно равно сопротивлению терморезистора. При нагревании терморезистора его сопротивление падает, показания вольтметра увеличиваются.

Схема термореле на одном транзисторе приведена на рис. 1.2. Терморезистор и переменный резистор образуют делитель напряжения, напряжение с которого подается на базу транзистора. Коллектор транзистора соединен с реле. Следует правильно подобрать сопротивление переменного резистора R2 так, чтобы нагревание терморезистора вызывало открывание транзистора. В результате реле срабатывает и замыкает (размыкает) цепь управления, и включает, например, звонок или двигатель. Внешний вид устройства приведен на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид термореле.

Рис. 2. Внешний вид термореле.

2. Терморегулятор. Соберем термореле, к нормально замкнутым контактам подсоединим лампу накаливания на 100 Вт и подключим ее в сеть 220 В. Создадим замкнутую систему управления, для этого прямо под лампой расположим терморезистор. При охлаждении терморезистора лампа включится и начнет его нагревать. После того, как температура терморезистора достигнет определенного значения сработает реле и разорвет цепь, лампа выключится. Терморезистор начнет охлаждаться, через некоторое время лампа снова включится и т.д. В результате возникнут автоколебания, лампа будет через 30 - 60 с включаться и выключаться. Если вместо лампы использовать нагреватель (плитка, паяльник), то получится простейший терморегулятор.

3. Фотореле. Для того, чтобы получить из рассмотренной выше схемы фотореле достаточно заменить терморезистор на фоторезистор ФСК - 1 и подобрать сопротивление резистора R2 так, чтобы его освещение приводило к срабатыванию реле. Фотореле так же позволяет создать замкнутую схему управления: для этого фоторезистор следует расположить напротив лампы накаливания. При включении лампы фоторезистор освещается, его сопротивление падает, транзистор открывается, реле размыкает цепь и выключает лампу. Сопротивление фоторезистора растет, транзистор закрывается, реле выключается, лампа загорается и т.д. Возникают автоколебания с периодом 1 - 5 с, который зависит от сопротивления переменного резистора R2.

4. Фотореле с гальванической развязкой. Электронные ключи предпочтительнее электромагнитного реле: они надежны, малоинерционны и миниатюрны. Рассмотрим схему фотореле на тиристоре (рис. 3), в которой предусмотрена гальваническая развязка между электронной и силовой частями схемы.

Для гальванической развязки между управляющей цепью на транзисторе VT1 и силовой цепью на тиристоре VD2 используется тиристорный оптрон VD1. Положение подвижного контакта переменного резистора R2 подбирают так, чтобы при низкой освещенности фоторезистора R1 транзистор VT1 был бы все еще закрыт. В этом случае через светодиод оптрона протекает ток, светодиод освещает динистор, тот открыт. На управляющий электрод тиристора VD2 подается положительный потенциал, он тоже открыт, лампочка светится.

Рис. 3. Фотореле с гальванической развязкой.

Рис. 3. Фотореле с гальванической развязкой.

При освещении фоторезистора R1 его сопротивление падает, потенциал базы растет, что приводит к открыванию транзистора VT1 и уменьшению потенциала его коллектора. Светодиод оптрона перестает освещать тиристор оптрона, это приводит к закрыванию тиристора VD2. Лампа перестает светиться. Резистор R5 сильно нагревается, он должен иметь мощность не менее 1 Вт и сопротивление 5,6 ком. В качестве оптрона можно использовать АОУ103Б или PC817. Оптрон PC817 имеет следующие предельно допустимые параметры: максимальные ток через светодиод 50 мА, напряжение коллектор-эмиттер фототранзистора 35 В, ток коллектор-эмиттер 50 мА.

Чтобы получить замкнутую систему управления, необходимо фоторезистор установить напротив лампы. Тогда при включении лампы будет происходить освещение фоторезистора, что приведет к выключению лампы. Освещенность фоторезистора уменьшится, лампа снова включится и т.д. Возникнут автоколебания, частота которых зависит от напряжений питания электронной и силовой части цепи, расстояния между лампой и фоторезистором, напряжения смещения на базе транзистора, определяемого положением подвижного контакта резистора R2. Чтобы искусственно увеличить инерционность фотореле включают конденсатор C1 большой емкости: в этом случае при освещении фоторезистора потенциал базы транзистора растет существенно медленнее. Маркировка оптронов представлена на рис. 4.

Рис. 4. Маркировка оптронов.

Рис. 4. Маркировка оптронов.


ВВЕРХ