Устройство и принцип работы

В основе работы фотовыключателя лежит принцип изменения сопротивления фотодатчика в зависимости от освещенности. В качестве датчика используется фоторезистор ФСК-12.

Электрическая схема выключателя (рис.) состоит из автоматического выключателя ОГ, триггера Шмидта на транзисторах VT1, VT2, VT3, мостового тиристорного ключа на выпрямительном блоке V1, тиристоре VT4, и магнитного пускателя КМ. Управление тиристорным ключом осуществляется контактами реле типа РЭС-15.

При увеличении освещенности до 7±2 люкс сопротивление фотодатчика уменьшается, к базе транзистора VT1 прикладывается отрицательное смещение, транзистор VT1 открывается,

вызывая увеличение отрицательного напряжения, прикладываемого к базе транзистора VT2, который начинает открываться. Отрицательное напряжение, прикладываемое к базе транзистора VT3 уменьшается. Транзистор VT3 начинает закрываться. Отрицательное напряжение обратной связи на резисторе R5 уменьшается, что способствует развитию лавинообразного процесса, в результате которого транзистор VT2 переходит в режим насыщения, а транзистор VT3 закрывается.

Реле КМ обесточивается, тиристор VT4 закрывается, магнитный пускатель КМ отключает осветительную нагрузку.

При уменьшении освещенности до 1,3±1 люкс сопротивление фотодатчика увеличивается, отрицательное смещение, прикладываемое к базе транзистора VT1, уменьшается. Транзистор VT1 закрывается, вызывая уменьшение отрицательного напряжения, прикладываемого к базе транзистора VT2. Транзистор VT2 начинает закрываться. Отрицательное напряжение, прикладываемое к базе транзистора VT3 увеличивается и транзистор открывается. Отрицательное напряжение обратной связи на резисторе R5 увеличивается, что способствует развитию лавинообразного процесса, в результате которого транзистор VT2 закрывается, а транзистор VT3 переходит в режим насыщения. При открытом транзисторе VT3 реле К срабатывает, тиристор VT4 открывается, магнитный пускатель КМ включает нагрузку.

Регулировка диапазона срабатывания схемы осуществляется резистором R2.

В нижней части корпуса установлен переключатель режимов работы А, который имеет три положения: "ВКЛ", "О", "АВТ". С помощью переключателя А осуществляется ручное управление осветительной нагрузкой при выходе из строя любого элемента схемы.

Контрольные вопросы

1. Принцип работы фоторезистора.

2. На каком принципе устроены датчики температуры?

3. Назначение шагового искателя.

4. Устройство электромагнитных реле.

5. Устройство реле напряжения, мощности, полярности.

Электрическая схема ФВ-2

Лабораторная работа № 5

Исследование характеристик теплового преобразователя излучения

(2 часа)

Цель работы. Изучить физическую сущность теплового преобразователя излучения, устройство и принцип работу ИКО и лампы накаливания с зеркальным отражающим слоем, исследовать характеристики теплового излучения.

Оборудование и приборы:

1). ИКО и лампа НЗК;

2). люксметр Ю – 116;

3). выключатель АП – 50Б;

4). соединительные провода;

5). термометр;

6). лабораторный автотрансформатор регулировочный ЛАТР – 2М;

7). вольтметр;

8). миллиамперметр.

Объект исследования

Объектом исследования являются тепловой излучатель и лампы накаливания.

Общие положения

Как известно, энергию неупорядоченного движения молекул вещества (поступательного, колебательного, вращательного) принято называть тепловой энергией вещества. Поэтому температура вещества может рассматриваться как мера средней кинетической энергии теплового движения молекул. Роль молекулярных процессов в тепловых явлениях впервые научно обосновал М.В. Ломоносов. Все тепловые явления, по его мнению, обусловлены вращательным движением молекул, являющимся общим для всех агрегатных состояний вещества.

Поглощенная веществом энергия превращается в тепловую энергию вещества, следовательно, в кинетическую энергию движущихся молекул. В процессе теплового преобразования энергия каждого фотона, поглощенного молекулой, превращается в энергию колебательного и вращательного движения молекулы. Эти движения быстро затухают, в результате передачи избытка кинетической энергии смежным молекулам. В газах и жидкостях значительную роль в этом процессе играет соударение частиц с последующей передачей энергии от частиц с большей кинетической энергией частицам с меньшей кинетической энергией. В металлах основным передатчиком тепла являются свободные электроны. Этот процесс протекает не изолированно (в поглотившей фотон молекуле), а является результатом взаимодействия молекул друг с другом. Подтверждением этому может служить тот факт, что в разряженном газе, где вероятность столкновения частиц мала, теплового действия поглощенной энергии практически не наблюдается. Поглощаемая в этом случае энергия может превращаться в энергию фотолюминесценции, химическую и др.

В качестве характеристики процесса накопления телом тепловой энергии можно принять значение температуры тела в различных его точках в разные моменты времени.

Рост температуры тела, по мере поглощения им энергии подчиняется экспоненциальной зависимости. Практически устанавливается баланс между энергией, поглощенной телом, и тепловыми потерями в окружающую среду. Этому моменту соответствует установившаяся температура тела нагрева:

где Т_н – начальная температура тела;

Т_у – установившаяся температура;

–коэффициент поглощения энергии телом;

U – средняя скорость испарения, Кг/м²с;

d_А =А/А₀ – отношение площадей полной поверхности и нагретой ее части;

–удельная теплота испарения;

–суммарный коэффициент теплоотдачи.

Длительность неустановившегося теплового режима тела от начала облучения (получения энергии) до момента достижения установившейся температуры увеличивается с ростом теплоемкости и плотности облучаемого тела, а также с увеличением отношения площади поверхности к объему облучаемого тела. Значение установившейся температуры определяется в основном плотностью облучения, коэффициентом поглощения, коэффициентом теплоотдачи и отношением площадей облучаемой и полной поверхности облучаемого тела.