ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ РЕЛЕ

В современной технике и в производстве широкое применение нашел фотоэлемент. Фотоэлемент был впервые изобретен в России в 1888 году русским ученым Столетовым. Он представляет собой разновидность электронной лампы, в которой электроны выделяются не от действия проходящего тока (по нити накала), а от действия света.

Ток фотоэлемента очень мал, и его необходимо усилить с помощью радиолампы. Сочетание фотоэлемента с ламповым усилителем тока и электромагнитным реле получило название фотореле. Фотореле может производить различную работу: включать и выключать моторы, приводить в действие станки, счетные машины или сирены.

Существует много типов фотоэлектрических реле. Здесь дается описание простейшего из них.

Схема реле показана на рисунке 56. Фотореле состоит из фотоэлемента типа ЦГ-3 (или ЦГ-1, ЦГ-4), усилителя тока лампы 6П6С или 6Ф6С и электромагнитного реле с контактами.

Рис. 56. Схема фотоэлектрического реле.

В качестве электромагнитного реле можно взять любое телефонное реле, сопротивление катушки которого не менее 1 т. ом. Общий вид такого реле изображен на рисунке 57 (справа).

Если катушка реле имеет меньшее сопротивление, то ее можно перемотать более тонким проводом, сделав больше витков.

Работа фотореле происходит следующим образом: когда на фотоэлемент действует свет, на управляющей сетке лампы появляется большое отрицательное напряжение, которое запирает лампу. Ток в анодной цепи лампы прекращается, и реле отпускает якорек, замыкая контакты К1 и К2 (рис. 56).

Когда доступ света к фотоэлементу прекращается, лампа снова отпирается, в анодной цепи появляется ток, который и заставляет сработать электромагнитное реле, замыкая при этом контакты К2 и К3. Чтобы прекратить доступ света к фотоэлементу, его закрывают светонепроницаемой коробкой.

Присоединив к контактам реле K1 K2 и К3 электрические цепи с исполнительными механизмами, можно заставить эти

механизмы работать: например, привести в действие мотор, звонок или зажечь лампочку.

Фотореле собирается на такой же панели, как и генератор. Однако его можно собрать и в небольшом ящике. Данные деталей реле указаны на схеме.

После установки и закрепления всех деталей производится монтаж с помощью шинки. Фотоэлемент укрепляют на панели внутри светонепроницаемой коробки с отверстием для световых лучей, сделанным против фотоэлемента.

Желательно на этой же панели укрепить и понижающий трансформатор, который дает переменное напряжение 6 в для накала лампы 6П6С.

Чтобы испытать реле, его включают в сеть, к контактам K1 и К2 подключают электрическую цепь с лампочкой или звонком и освещают или затемняют фотоэлемент. Если реле не работает, изменяют величину сопротивления R или величину емкости конденсатора C1 и добиваются четкой работы реле.

Настройку фотореле производят в следующем порядке. Включив реле в сеть, отсоединяют конденсатор C1 и попеременно закрывают и открывают доступ света к фотоэлементу. При этом электромагнитное реле должно изменять свою вибрацию. При освещенном фотоэлементе вибрация становится меньше, чем при затемненном. Если этого нет, надо поменять сопротивление R.

Рис.57. Установка для сигнализации с помощью фотоэлектрического реле.

Затем к электромагнитному реле присоединяют конденсатор C1. Сначала емкость этого конденсатора берут равной 0,5 мкф и замечают изменение вибрации при затемнении фотоэлемента. Если якорек реле при этой емкости продолжает вибрировать, конденсатор заменяют другим, с большей емкостью, добиваясь четкого срабатывания реле без вибрации.

Иногда на сердечник реле полезно наклеить тонкую бумажку, чтобы якорек не прилипал к сердечнику.

С готовым фотореле можно провести ряд интересных опытов.

Опыт первый. Подведите к фотореле питание и осветите фотоэлемент карманным фонарем или специально сделанным осветителем.

К контактам К2 и К3 подключите электрический звонок. Когда на фотоэлемент действует свет, звонок не звенит. Но если луч света пересечь рукой или каким-либо предметом, раздастся звонок. Он будет звонить при каждом пересечении луча света.

Вместо звонка можно включить другой исполнительный механизм, например счетчик, лампочку или мотор.

Использование фотоэлемента для сигнализации или для подсчета предметов, двигающихся по конвейеру, нашло широкое применение в технике и в промышленности (рис. 57).

Опыт второй. Установите фотореле у окна и включите его в электрическую сеть.

К контактам К2, и К3 подключите электрическую лампочку и карманную батарейку. Когда на улице светло, лампа не горит. С наступлением сумерек количество света, падающего на фотоэлемент, уменьшается, что ведет к уменьшению величины тока от фотоэлемента. Это заставляет сработать электромагнитное реле, которое замыкает электрическую цепь и включает лампочку.

По такому же принципу на улицах городов включается уличное освещение, которое с рассветом автоматически выключается.

Опыт третий. Подключите к фотореле питание. К контактам электромагнитного реле К2 и К3 подключите цепь из осветителя и батарейки.

Поставив осветитель перед фотоэлементом, вы заметите, что лампочка осветителя начнет автоматически мигать — включаться и выключаться. Чем ближе к фотореле находится осветитель, тем чаще мигает лампочка осветителя.

Если параллельно сопротивлению подключить конденсатор постоянной емкости С2 величиной от 5 до 20 т. пф, то можно будет в больших пределах изменять частоту зажигания лампочки осветителя.

Подобрав нужную емкость конденсатора С2, можно сделать фотосекундомер или электрический счетчик времени.

По такому же принципу устроены автоматические светофоры, мигающие огни маяков и бакенов.