4.4.5. Устройства сигнализации

об изменении освещенности и загорании

Повышение или уменьшение освещенности может информи­ровать о многих процессах: об открытии двери шкафа, о появлении света на складе, о загорании в темном помещении, о выходе из строя важного осветительного прибора, о необходимости освеще­ния двора или прихожей вечером или в зависимости от погодных условий и т. д. И в этом случае устройства сигнализации подают, как правило, акустические или оптические сигналы.

В этом разделе рассмотрены только датчики, вначале — не­сколько схем на основе селеновых фотоэлементов. Такой фото­элемент можно взять из старого фотоэкспонометра. При относи­тельно небольшом диапазоне освещенности они позволяют полу­чать напряжения, достаточные по меньшей мере для управления режимом работы участка база-эмиттер старых германиевых тран­зисторов. Из них следует выбирать наиболее высокочастотные, например типа ГТ322, выпускаемые в СССР.

Достаточно простое устройство сигнализации о повышении освещенности показано на рис. 4.53. Транзисторы со взаимно до­полняющими структурами и фотоэлемент устанавливают в контро­лируемом месте, светодиод и батарею — на центральном пункте наблюдения.

Устройство реагирует на довольно малый уровень освещен­ности, обеспечивая сравнительно резкий переход к свечению. Цепь обратной связи, позволяющей получить скачкообразное выключение диода при снижении освещенности, здесь совсем короткая (показана штриховыми линиями). При достаточной осве­щенности светодиод постоянно излучает свет, а при ее снижении начинает мигать перед выключением. Это позволяет, например, идентифицировать состояние «Темнеет». Очевидна также возмож­ность дополнить это устройство акустическим сигнализатором в виде телефонного капсюля или установить его вместо свето-диода.

Рис. 4.53. Устройство сигнализации о повышении освещенности. Введение обратной связи (показана штриховыми линиями) обеспечивает мигание свето-диода при снижении освещенности до его выключения

В устройстве по схеме рис. 4.53 фотодиод может быть ФД-1, светодиод — АЛ102А или АЛ102Б.

Одним из назначений схемы, показанной на рис. 4.54 и пред­ставляющей собой «акустический» вариант схемы по рис. 4.53, является подача сигнала тревоги при выдвижении ящика письмен­ного стола. Ниже дано ее подробное описание, так как, вероятно, многие читатели захотят ее собрать. Она пригодна для подачи предупредительного сигнала, например, при выдвижении ящика или открывании шкафа любопытным ребенком, которые по ка­ким-либо причинам не могут быть постоянно закрыты. Однако условием срабатывания схемы является достаточная освещенность снаружи.

Рис. 4.54. Чувствительное устройст­во сигнализации

В схеме по рис. 4.54 ток через мультивибратор на транзисто­рах со взаимно дополняющими структурами течет только тогда, когда на транзистор V1 подается напряжение управления. В тем­ноте очень малый остаточный ток течет через транзисторы, имеющие достаточно большой коэффициент усиления, у транзисто­ров ГТ322Б, например, при комнатной температуре в большин­стве случаев он составляет менее 30 мкА. Устройство по рис. 4.54 подает сигнал тревоги, если при напряжении питания 2 В ток увели­чивается примерно на 10 мА (измерено с помощью магнито­электрического прибора), т. е. один аккумулятор RZP2 достаточен для обеспечения работы устройства сигнализации в течение не­скольких месяцев, если, конечно, не будет необходимости в посто­янной подаче сигнала тревоги. В последнем случае заряда этого аккумулятора хватит на 50 ч.

В других случаях применения мультивибратора на транзисто­рах со взаимно дополняющими структурами в первом каскаде устанавливают кремниевый транзистор р-n-р или переставляют германиевый транзистор р-n-р во второй каскад, а кремниевый транзистор — в первый и меняют полярность цепи питания. Если между базой и эмиттером германиевого транзистора ввести резистор сопротивлением около 1 кОм, то его остаточный ток еще вряд ли будет иметь сколько-нибудь значимую силу. Но в рассматриваемой схеме германиевый транзистор — благодаря его низкому пороговому напряжению на входе — установлен в первом каскаде, чтобы напряжение на выводах селенового фото­элемента было достаточно для срабатывания устройства уже при низкой освещенности. Ток, текущий через транзисторы V1 и V2, изменяет напряжение на громкоговорителе и его балластном резисторе (при использовании телефонного капсюля этот резистор не нужен), которое в той же фазе через RС-цепочку обратной связи (R формирует импульсы звуковой частоты) подается на базу транзистора V1 до тех пор, пока не зарядится конденсатор. Тогда выходной ток падает и начинается обратный процесс. При этом конденсатор отбирает ток от транзистора VI в цепь базы. Акусти­ческий сигнал, частота которого зависит от номиналов R, С и от освещенности, будет следующий: скрип — при малой освещенно­сти и все большее повышение частоты сигнала при ее увели­чении. Резистор, включенный последовательно с фотоэлементом, обеспечивает непрерывность сигнала при больших освещенностях (номиналы элементов указаны приближенно).

Рис. 4.55. Устройство слежения за уровнем воды в цветочном горш­ке с помощью коррозионно-стойких электродов в качестве датчиков (вы­воды электродов подключаются к точкам Е на схеме по рис. 4.56)

В устройстве по схеме на рис. 4.54 транзистор n-р-n может быть КТ209Б или КТ315Г.

Здесь же следует напомнить о правилах обращения с селе­новыми фотоэлементами. Их светочувствительный слой очень чувствителен к пайке. Поэтому контакты закрепляют специаль­ным припоем, плавящимся при низкой температуре (ниже 70 °С). Предпочтительнее являются элементы с уже припаянными вы­водами (например, SeH 13X26). Если выводов нет, можно исполь­зовать клеммные зажимы.