Повышение или уменьшение освещенности может информировать о многих процессах: об открытии двери шкафа, о появлении света на складе, о загорании в темном помещении, о выходе из строя важного осветительного прибора, о необходимости освещения двора или прихожей вечером или в зависимости от погодных условий и т. д. И в этом случае устройства сигнализации подают, как правило, акустические или оптические сигналы.
В этом разделе рассмотрены только датчики, вначале — несколько схем на основе селеновых фотоэлементов. Такой фотоэлемент можно взять из старого фотоэкспонометра. При относительно небольшом диапазоне освещенности они позволяют получать напряжения, достаточные по меньшей мере для управления режимом работы участка база-эмиттер старых германиевых транзисторов. Из них следует выбирать наиболее высокочастотные, например типа ГТ322, выпускаемые в СССР.
Достаточно простое устройство сигнализации о повышении освещенности показано на рис. 4.53. Транзисторы со взаимно дополняющими структурами и фотоэлемент устанавливают в контролируемом месте, светодиод и батарею — на центральном пункте наблюдения.
Устройство реагирует на довольно малый уровень освещенности, обеспечивая сравнительно резкий переход к свечению. Цепь обратной связи, позволяющей получить скачкообразное выключение диода при снижении освещенности, здесь совсем короткая (показана штриховыми линиями). При достаточной освещенности светодиод постоянно излучает свет, а при ее снижении начинает мигать перед выключением. Это позволяет, например, идентифицировать состояние «Темнеет». Очевидна также возможность дополнить это устройство акустическим сигнализатором в виде телефонного капсюля или установить его вместо свето-диода.
Одним из назначений схемы, показанной на рис. 4.54 и представляющей собой «акустический» вариант схемы по рис. 4.53, является подача сигнала тревоги при выдвижении ящика письменного стола. Ниже дано ее подробное описание, так как, вероятно, многие читатели захотят ее собрать. Она пригодна для подачи предупредительного сигнала, например, при выдвижении ящика или открывании шкафа любопытным ребенком, которые по каким-либо причинам не могут быть постоянно закрыты. Однако условием срабатывания схемы является достаточная освещенность снаружи.
В схеме по рис. 4.54 ток через мультивибратор на транзисторах со взаимно дополняющими структурами течет только тогда, когда на транзистор V1 подается напряжение управления. В темноте очень малый остаточный ток течет через транзисторы, имеющие достаточно большой коэффициент усиления, у транзисторов ГТ322Б, например, при комнатной температуре в большинстве случаев он составляет менее 30 мкА. Устройство по рис. 4.54 подает сигнал тревоги, если при напряжении питания 2 В ток увеличивается примерно на 10 мА (измерено с помощью магнитоэлектрического прибора), т. е. один аккумулятор RZP2 достаточен для обеспечения работы устройства сигнализации в течение нескольких месяцев, если, конечно, не будет необходимости в постоянной подаче сигнала тревоги. В последнем случае заряда этого аккумулятора хватит на 50 ч.
В других случаях применения мультивибратора на транзисторах со взаимно дополняющими структурами в первом каскаде устанавливают кремниевый транзистор р-n-р или переставляют германиевый транзистор р-n-р во второй каскад, а кремниевый транзистор — в первый и меняют полярность цепи питания. Если между базой и эмиттером германиевого транзистора ввести резистор сопротивлением около 1 кОм, то его остаточный ток еще вряд ли будет иметь сколько-нибудь значимую силу. Но в рассматриваемой схеме германиевый транзистор — благодаря его низкому пороговому напряжению на входе — установлен в первом каскаде, чтобы напряжение на выводах селенового фотоэлемента было достаточно для срабатывания устройства уже при низкой освещенности. Ток, текущий через транзисторы V1 и V2, изменяет напряжение на громкоговорителе и его балластном резисторе (при использовании телефонного капсюля этот резистор не нужен), которое в той же фазе через RС-цепочку обратной связи (R формирует импульсы звуковой частоты) подается на базу транзистора V1 до тех пор, пока не зарядится конденсатор. Тогда выходной ток падает и начинается обратный процесс. При этом конденсатор отбирает ток от транзистора VI в цепь базы. Акустический сигнал, частота которого зависит от номиналов R, С и от освещенности, будет следующий: скрип — при малой освещенности и все большее повышение частоты сигнала при ее увеличении. Резистор, включенный последовательно с фотоэлементом, обеспечивает непрерывность сигнала при больших освещенностях (номиналы элементов указаны приближенно).
В устройстве по схеме на рис. 4.54 транзистор n-р-n может быть КТ209Б или КТ315Г.
Здесь же следует напомнить о правилах обращения с селеновыми фотоэлементами. Их светочувствительный слой очень чувствителен к пайке. Поэтому контакты закрепляют специальным припоем, плавящимся при низкой температуре (ниже 70 °С). Предпочтительнее являются элементы с уже припаянными выводами (например, SeH 13X26). Если выводов нет, можно использовать клеммные зажимы.