我們來看下圖:
此圖其實非常簡單,核心部分就是我們在數字電子技術中學到的施密特觸發器。
施密特觸發器的特點是,根據輸入電壓的變化,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,施密特觸發器常常用于電壓甄別器。
在實際使用時,V1很容易處于放大狀態。
我們知道,當晶體管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,發射極電阻是120歐,于是流過晶體管V2的電流為:
由于施密特觸發器的晶體管屬于小功率晶體管,故此晶體管非燒掉不可!!!
我們把220歐改為2.2K,把120歐改為1.2K,則有:
這樣才對。
同理,V1的集電極電阻也改為2.2K。
我們設晶體管的放大倍數為30倍,于是V1管的基極電流為:
首先要確定發射極電阻1.2K上的電壓,為:
,于是當V1導通時,它的基極電壓必須是:
。
光敏電阻的參數如下:
我們看到,當光敏電阻無光照的等效暗電阻為600K,而有光照的亮電阻為5K。
設當前無光照,則等效于光敏電阻已經從電路中開路。于是V1的基極電阻為:
我們看到,圖中設計的是10K電阻串聯50K的可變電阻,顯然這是合適的。
V1飽和了,那么V2又如何?
V2的發射極電壓我們已經知道是9.8V,而V1管的集電極電壓,兩者之差為0.3V,小于V2要導通其基極電壓必須大于0.7V,也小于其處于放大區所必須的0.6V,故V2必然處于截止狀態。
當V2截止后,V3基極為高電平,系統具備讓V3飽和的條件,繼電器也因此會吸合動作。這里的關鍵是穩壓二極管D1穩定電壓的確定。
設高靈敏繼電器的吸合電流為20mA,則有:
于是穩壓二極管的擊穿電壓為:
故取穩壓二極管的穩定電壓為22~24V即可。
V3必須采用中功率晶體管。
現在我們來考慮光敏電阻有光照的情況。
有趣的是,當光敏電阻阻值逐漸減小時,V1管的基極電壓逐漸降低,它的集電極電流當然也逐漸減小,于是發射極電阻上的電壓會降低,從而抵消了光敏電阻的光照阻值變化。
也因此,這里就出現了施密特觸發器的繼電特性。這一點十分重要,這是施密特觸發器用于電壓甄別器的原因。
繼電特性如下:
是不是和施密特觸發器的特性十分想象?
同時,V1管會脫離飽和區進入放大區,晶體管的損耗會增加,V1管會因此發熱。
當光敏電阻的阻值降低到5K時,忽略V1的基極電流,V1的基極電壓為:
這個值遠遠低于發射極電壓9.8V,因此V1管截止,繼而V2管導通,而V3管截止,繼電器釋放。
繼電器線圈反向并聯的二極管D2用于瀉放繼電器線圈產生的反向電動勢,防止讓V3受反向電壓的沖擊而損壞。
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