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  • 光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析
    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析
  • 光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析
  •   發(fā)布日期: 2018-12-03  瀏覽次數(shù): 1,657

    我們來(lái)看下圖:

    此圖其實(shí)非常簡(jiǎn)單,核心部分就是我們?cè)跀?shù)字電子技術(shù)中學(xué)到的施密特觸發(fā)器。

     

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)是,根據(jù)輸入電壓的變化,兩只晶體管V1和V2中,若V1飽和則V2截止,或者V1截止V2飽和。并且施密特觸發(fā)器具有繼電特性,也即讓V1飽和的輸入電壓與讓V1截止的輸入電壓不同,也因此,施密特觸發(fā)器常常用于電壓甄別器。

    在實(shí)際使用時(shí),V1很容易處于放大狀態(tài)。

    對(duì)于題主的圖,電阻參數(shù)選擇不正確。

    我們知道,當(dāng)晶體管V2飽和后,它的管壓降是0.3V,我們看到V2晶體管的集電極電阻是220歐,發(fā)射極電阻是120歐,于是流過(guò)晶體管V2的電流為:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    由于施密特觸發(fā)器的晶體管屬于小功率晶體管,故此晶體管非燒掉不可?。?!

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    我們把220歐改為2.2K,把120歐改為1.2K,則有:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    這樣才對(duì)。

    同理,V1的集電極電阻也改為2.2K。

    我們?cè)O(shè)晶體管的放大倍數(shù)為30倍,于是V1管的基極電流為:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    首先要確定發(fā)射極電阻1.2K上的電壓,為:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析,于是當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí),它的基極電壓必須是:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析。

    光敏電阻的參數(shù)如下:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    我們看到,當(dāng)光敏電阻無(wú)光照的等效暗電阻為600K,而有光照的亮電阻為5K。

    設(shè)當(dāng)前無(wú)光照,則等效于光敏電阻已經(jīng)從電路中開(kāi)路。于是V1的基極電阻為:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    我們看到,圖中設(shè)計(jì)的是10K電阻串聯(lián)50K的可變電阻,顯然這是合適的。

    V1飽和了,那么V2又如何?

    V2的發(fā)射極電壓我們已經(jīng)知道是9.8V,而V1管的集電極電壓光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析,兩者之差為0.3V,小于V2要導(dǎo)通其基極電壓必須大于0.7V,也小于其處于放大區(qū)所必須的0.6V,故V2必然處于截止?fàn)顟B(tài)。

    當(dāng)V2截止后,V3基極為高電平,系統(tǒng)具備讓V3飽和的條件,繼電器也因此會(huì)吸合動(dòng)作。這里的關(guān)鍵是穩(wěn)壓二極管D1穩(wěn)定電壓的確定。

    設(shè)高靈敏繼電器的吸合電流為20mA,則有:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    于是穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓為:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    故取穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為22~24V即可。

    V3必須采用中功率晶體管。

    現(xiàn)在我們來(lái)考慮光敏電阻有光照的情況。

    有趣的是,當(dāng)光敏電阻阻值逐漸減小時(shí),V1管的基極電壓逐漸降低,它的集電極電流當(dāng)然也逐漸減小,于是發(fā)射極電阻上的電壓會(huì)降低,從而抵消了光敏電阻的光照阻值變化。

    也因此,這里就出現(xiàn)了施密特觸發(fā)器的繼電特性。這一點(diǎn)十分重要,這是施密特觸發(fā)器用于電壓甄別器的原因。

    繼電特性如下:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    是不是和施密特觸發(fā)器的特性十分想象?

    同時(shí),V1管會(huì)脫離飽和區(qū)進(jìn)入放大區(qū),晶體管的損耗會(huì)增加,V1管會(huì)因此發(fā)熱。

    當(dāng)光敏電阻的阻值降低到5K時(shí),忽略V1的基極電流,V1的基極電壓為:

    光控開(kāi)關(guān)的工作原理分析

    這個(gè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)射極電壓9.8V,因此V1管截止,繼而V2管導(dǎo)通,而V3管截止,繼電器釋放。

    繼電器線圈反向并聯(lián)的二極管D2用于瀉放繼電器線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì),防止讓V3受反向電壓的沖擊而損壞。


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