Где встречается и зачем нужен
Фототранзистор — крайне удобная деталь для тех задач, где электронике нужно «видеть» свет. Его можно найти в приёмниках сигналов дистанционного управления, в пульсоксиметрах и в роботах, которые едут по нарисованной линии. Ниже разобрано, что это за прибор, как с ним обращаться и как собрать на нём простой автоматический выключатель освещения.
Что такое фототранзистор
Фототранзистор превращает свет в электричество. По сути это разновидность транзистора, только открывается и закрывается он не током базы, а светом. Условное графическое обозначение у него такое:
У обычного биполярного транзистора ток, текущий от базы к эмиттеру, управляет током в цепи коллектор—эмиттер. У фототранзистора эту роль берёт на себя свет: именно освещённость определяет, какой ток пойдёт между коллектором и эмиттером.
Внутри у фототранзистора есть база, коллектор и эмиттер — как у обычного транзистора. Разница в том, что вывода базы наружу нет: вместо него внутри корпуса стоит фотодиод, который преобразует падающий свет в ток, и этот ток работает как базовый.
Принцип работы
Цепочка событий выглядит так. Свет попадает на встроенный фотодиод, тот создаёт поток электронов в базу транзистора. База получает ток — транзистор открывается, и ток начинает течь от коллектора к эмиттеру. Чем больше света достаётся фотодиоду, тем больше электронов уходит в базу и тем сильнее становится ток через транзистор.
Чтобы пощупать эффект руками, достаточно простейшей схемы, которая переводит освещённость в напряжение — на ней же фототранзистор удобно и проверять на исправность:
Фототранзисторы бывают двух типов — NPN и PNP. NPN распространены заметно шире и работают в маломощных применениях: датчики приближения, оптические энкодеры. PNP встречаются реже, их используют, например, в датчиках дыма и ИК-датчиках. Ещё одно массовое место прописки фототранзисторов — оптопары (оптроны).
Схема: автомат, включающий свет в темноте
Разобравшись с принципом, можно собрать устройство, которое само зажигает лампу, когда стемнеет. Через сам фототранзистор обычно течёт очень небольшой ток, поэтому нагрузку включает не он, а второй транзистор.
Нажмите для увеличения (1024x838)Что понадобится:
- фототранзистор;
- транзистор BC547 или другой NPN (Q1);
- светодиод.
Когда все соединения выполнены, фототранзистор отслеживает уровень окружающего освещения и выдаёт сигнал на NPN-транзистор. Освещённость низкая — NPN открывается, пропускает ток через светодиод, и тот загорается. Стало светло — NPN закрывается, светодиод гаснет. Вся логика схемы в этом и состоит: датчик чувствует свет и соответственно управляет светодиодом.
Конструкция хороша как учебная и легко расширяется. Если добавить реле или более мощный транзистор, той же схемой можно управлять куда более серьёзной нагрузкой — например, двигателем, и превратить её в робота, едущего на свет.
Нажмите для увеличения (1016x625)Сравнение с фотодиодом и фоторезистором
Главное преимущество фототранзистора перед фотодиодом и фоторезистором — высокая чувствительность. Встроенное транзисторное усиление тока позволяет ему замечать очень слабую подсветку.
- Быстродействие. Время отклика измеряется единицами наносекунд, что делает фототранзистор подходящим для задач скоростного детектирования.
- Размеры. Фототранзисторы (как и фотодиоды) могут быть намного меньше фоторезистора — сотни штук помещаются даже в часах или калькуляторе.
- Потребление. Энергии они расходуют меньше.
Что собрать дальше
Освоенный фототранзистор открывает приличный список идей: роботы, сигнализация на дверцу холодильника, невидимые «растяжки» из светового луча и многое другое. Лучший способ разобраться — начать применять: собрать несколько схем, почувствовать поведение детали и поэкспериментировать с собственными вариантами.
Нажмите для увеличения (1024x1282)Похожие материалы на сайте
