Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Фоточутливі прилади використовуються в різних галузях електроніки і радіотехніки. Все більше зараз застосовується фототранзистор, у якого більш простий принцип роботи, ніж у фотодіодів.
Що це таке і де застосовується
Фототранзистор - це напівпровідниковий прилад оптоволоконного типу, який використовується для управління електричним струмом за допомогою певного оптичного випромінювання. Ці пристрої розроблені на базі звичайного транзистора. Їх сучасними аналогами є фотодіоди, але фототранзистори краще підходять для багатьох сучасних радіо і електронних приладів. За принципом дії, вони нагадують також фоторезистори.
На відміну від фотодіодів, у цих напівпровідників більш висока чутливість.
Де використовується фототранзистор:
- Охоронні системи (в основному, використовуються ІК-фототранзистори);
- кодери;
- Комп'ютерні логічні системи управління;
- Фотореле;
- Автоматичне управління освітлення (тут також використовується інфрачервоний фото-напівпровідник);
- Датчики рівня і системи підрахунку даних.
Потрібно відзначити, що через діапазону Вольт набагато частіше в подібних системах використовуються фотодіоди, але фототранзистори мають кілька суттєвих переваг:
- Можуть виробляти більший струм, ніж фотодіоди;
- Ці радіодеталі порівняно дуже дешеві;
- Можуть забезпечити миттєвий високий струм на виході;
- Головним достоїнством приладів є те, що вони можуть забезпечити високу напругу, чого, наприклад, не зроблять фоторезистори.
При цьому даний аналог світлодіода має суттєві недоліки, що робить фототранзистор досить вузькоспеціалізованою деталлю:
- Багато напівпровідникові пристрої виконані з силікону, вони не здатні обробляти напруга понад 1000 вольт.
- Дані радіодеталі дуже чутливі до перепадів напруги в локальній електричній мережі. Якщо діод НЕ перегорить від стрибка напруги, то транзистор, швидше за все, не витримає випробування;
- Фототранзистор не підходить для використання в лампах через те, що не дозволяє швидко рухатися спрямованим заряджених частинок.
Принцип роботи
Фототранзистор працює так само, як і транзистор, де струм направляється до колектора, ключовою відмінністю є те, що в даному приладі, електрострум контролюється тільки двома активними контактами.
В простою схемою, за умови, що нічого не підключено до фототранзисторами, базовий струм регулюється за допомогою певного оптичного випромінювання, яке визначає колектор. Електрострум потрапляє на напівпровідник тільки після резистора. Таким чином, напруга на приладі буде рухатися від високого до низького, в залежності від рівня оптичного випромінювання. Для посилення сигналу можна підключити пристрій до спеціального обладнання. Вихід фототранзистор залежить від довжини хвилі падаючого світла. Цей напівпровідник реагує на світло в широкому діапазоні хвиль в залежності від спектру роботи. Вихід фототранзистор визначається площею відкритої перехідною колектор-бази і постійного струму посилення транзистора.
Фототранзистор буває різного типу дії, про це говорять основні схеми включення пристрою. Види приладу:
- Оптичний ізолятор (нагадує за принципом трансформатор, у якого входи заблоковані за допомогою електричних контактів);
- Фотореле;
- Датчики. Застосовуються в охоронних системах. Це активні прилади, що випромінюють світло. При формуванні та виділення певного імпульсу, напівпровідниковий прилад відразу ж розраховує силу його повернення. Якщо сигнал не повернувся або повернувся з іншою частотою, то спрацьовує сигналізація (як в охоронних системах ІК).
Маркування та основні параметри
Фототранзистори, які управляються зовнішніми факторами, мають позначення аналогічне звичайним транзисторів. На малюнку нижче Ви можете бачити, як такий датчик схематично показується на кресленні.
При цьому VT1, VT2 - це фототранзистори і база, а VT3 - без бази (наприклад, з мишки). Зверніть увагу, цоколевка показана також, як у звичайних транзисторів.
Разом з іншими приладами напівпровідникового типу (npn), що використовуються для трансформації випромінювання, ці пристрої є оптронами. Відповідно, їх можна зобразити як світлодіод в корпусі або як оптрони (з двома стрілками, що знаходяться під кутом 90 градусів до бази колектора). Підсилювач на більшості таких схем позначається так само, як і база колектора.
Основні характеристики фототранзисторів LTR 4206E, ФТ 1К і ІК-SFH 305-2 / 3:
| Назва | Струм колектора, mA | Струм фотоелемента, mA | Напруга, V | область використання | Довжина хвилі, nm |
| LTR 4206E | 100 | 4, 8 | 30 | Радіоелектронні схеми. | 940 |
| ФТ 1К | 100 | 0, 4 | 30 | Логічні системи управління, сигналізація і т. Д. | 940 |
| ІК-SFH 305-2 / 3 (Osram) | 50 | 0.25 - 0.8 | 32 | Охоронні системи, роботи, датчики перешкоди Arduino (Ардуіно) на фототранзистор. | 850 |
При цьому светосинхронизатора ФТ 1 виконаний з кремнію, що дає йому явну перевагу - довговічність і стійкість до перепадів напруги. ВАХ є формулу:
Розрахунок проводиться так само, як і у біполярних транзисторів.
Залежно від потреб, Ви можете купити фототранзистор SMD PT12-21, КТФ-102А або LTR 4206E (перед тим, як взяти деталь, потрібно перевірити її працездатність). Ціна від 3 рублів до декількох сотень.
Відео: як перевірити роботу фототранзистор
приклад використання
Якщо Ви хочете своїми руками зробити пристрій, для якого необхідний фототранзистор, можна розробити просту інтелектуальну систему. Робот за цією схемою буде реагувати на світло, в залежності від настройки, він буде від нього тікати або навпаки, виходити на джерело освітлення.
Щоб самому зробити робота, необхідно приготувати:
- Мікросхему L293D;
- Невеликий моторчик, можна взяти навіть від дитячої іграшки;
- Будь-які вітчизняні фототранзистори і польові резистори з опором на менш 200 Ом;
- Кабелю для з'єднання і корпус, де буде розташований механізм.
Як видно по схемі, фототранзистор тут - це своєрідний мікро, як ATMEGA, який визначає джерело світла, навіть його підключення аналогічно. Ви можете при використанні паяльника зробити простий механізм, який буде слідувати навіть за тінню. Подібні імпортні прилади випускає компанія BEAM, але, природно, там більш потужна оптопара. Для роботи пристрою Вам потрібно лише правильно підключити фототранзистор до схеми і харчуванню.
На позначенні є пункти GDR і VCC. Перше - це заземлення, друге - харчування. Зверніть увагу, поруч з харчуванням коштує значок 5В - це значить, що батарея повинна бути мінімум на 5 вольт.
Принцип дії такого робота простий: коли світло потрапляє на фототранзистор, на мікросхемі відбувається включення мотора. Це реалізується, тому що приймач подав позитивний сигнал. Заводиться саморобний мотор і прилад починає рухатися.
Використання резистора в цій схемі необхідно для регулювання електричного струму. Також від опору резистора залежить довговічність оптичної деталі, якщо він перегріється - то фототранзисторами потрібно заміну. Для роботи дуже важливо підключити всі дроти також, як і на схемі. Вимикач до робота можна приробити від звичайної кулькової ручки, він буде розривати зв'язок між мікросхемою і фототранзистором. Перевірка робота проводиться шляхом дослідження його реакції на світло і тінь.