Автомат освещения: датчик, триггер Шмитта и силовой ключ

Три узла подряд, каждый из которых уже разбирался. Фоторезистор в делителе превращает свет в напряжение; триггер Шмитта сравнивает его с порогом и переключается резко, а два разных порога не дают схеме дребезжать на рассвете; силовой ключ включает лампу, которой нужны сотни миллиампер. Порог задаётся делителем, гистерезис — общим эмиттерным резистором. Четырнадцать деталей. Значков земли на схеме 5, но это одна и та же точка: на схемах общий провод не разводят через весь лист, а ставят значок у каждой детали.

Что на схеме

Прочее

• an-dc — ps, 12 В
• an-photo — ph
• an-resistor — rd, 33000 Ом
• an-resistor — rc1, 2200 Ом
• an-resistor — rc2, 1000 Ом
• an-npn — q1
• an-npn — q2
• an-resistor — rb, 10000 Ом
• an-resistor — rb2, 10000 Ом
• an-resistor — re, 470 Ом
• an-resistor — rk, 470 Ом
• an-npn — q3
• an-lamp — lamp, 12 В
• an-ammeter — pa
• an-gnd — g1
• an-gnd — g2
• an-gnd — g3
• an-gnd — g4
• an-gnd — g0

Как соединено

Соединений на схеме: 22. Цепь считается от общей точки — земли: потенциалы всех узлов отсчитываются от неё. Направление тока задаёт полярность деталей, и у диода, электролита и транзистора она своя: перепутать выводы здесь значит получить другую схему, а не ту же самую наоборот.

Что попробовать

1. Запустите: темно, фоторезистор мегаомный, на базе первого транзистора мало — лампа горит.
2. Поднимите освещённость фоторезистора до 100 %. Напряжение на делителе вырастет, триггер опрокинется, лампа погаснет.
3. Ведите освещённость медленно вверх и вниз около точки переключения: включение и выключение произойдут при разных значениях. Это гистерезис, и без него лампа мигала бы на границе.
4. Замените силовой транзистор на обычный: тока не хватит, лампа будет гореть вполнакала, а транзистор греться. Мощность ключа выбирают по нагрузке.

Что модель считает, а что нет

Схема считается во времени: каждый шаг — двадцать микросекунд, и заряд конденсатора, ток в катушке и состояние перехода переходят из шага в шаг. Отсюда берутся кривая заряда, форма выпрямленного напряжения и пульсации после фильтра — их нельзя получить расчётом установившегося режима.

Полупроводники описаны уравнениями, а не таблицами: диод — формулой Шокли, биполярный транзистор — моделью Эберса-Молла с поправкой Эрли, полевой — квадратичной. Поэтому падение на диоде растёт с током, а режимы транзистора получаются сами, а не задаются. Не считаются нагрев деталей и его влияние на параметры, ёмкости переходов и всё, что происходит выше единиц мегагерц.

Смотрите также

• Закон Ома: ток, который можно посчитать заранее — Источник, резистор и амперметр — всё. Прежде чем нажимать «Запустить», посчитайте: двенадцать вольт делить на тысячу ом…
• Перегрузка: почему у резистора есть мощность — Тот же закон Ома, но резистор взят на сто ом. Ток вырос до 120 мА, и на четвертьваттном резисторе рассеивается полтора в…
• Последовательное соединение: сопротивления складываются — При последовательном включении через все резисторы идёт один и тот же ток, а напряжения на них складываются: R = R₁ + R₂…
• Параллельное соединение: складываются проводимости — При параллельном включении на всех резисторах одно напряжение, а токи складываются: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Для двух резистор…
• Смешанное соединение: считаем от дальнего конца — Схему разбирают с конца: сначала складывают параллельные ветви, потом последовательные. Здесь R₂ ∥ R₃ = 1000·1000/2000 =…
• Первый закон Кирхгофа: сколько втекло, столько и вытекло — В любом узле сумма втекающих токов равна сумме вытекающих: ΣI = 0. Здесь ток источника разветвляется на три: I = I₁ + I₂…

← Все примеры галереи