В ПОМОЩЬ НАЧИНАЮЩЕМУ
РАДИОЛЮБИТЕЛЮ - КОНСТРУКТОРУ
|
В ПОМОЩЬ НАЧИНАЮЩЕМУ
РАДИОЛЮБИТЕЛЮ - КОНСТРУКТОРУ
|
|
обзор радиолюбительских схем в журналах реклама
|
резисторы и конденсаторы полупроводниковые приборы акустические приборы микросхемы солнечные фотоэлементы SMD компоненты реле электромагнитные Полупроводниковые оптоприборы Отдельным классом полупроводниковых приборов можно выделить так называемые оптоприборы. Впервые с эффектом свечения полупроводников столкнулся знаменитый Олег Лосев - изобретатель так называемого приемника - "кристадина". В те далекие двадцатые годы прошлого века детекторные радиоприемники изготавливали многочисленные радиолюбители - энтузиасты. Активным элементом в таком радиоприемнике являлся так называемый детектор. Детекторы промышленность тогда практически не выпускала, поэтому радиолюбителям приходилось заниматься их изготовлением в домашних условиях. Простейшим из составов для изготовления детектора являлся сульфид свинца, получаемый методом спекания опилок свинца с порошком серы... Лосев также занимался поисками оптимального состава для изготовления детектора. Испытывая один из своих новых составов, Лосев заметил, что в месте соприкосновения проволочки детектора с кристаллом во время настройки на радиостанцию появляется едва заметное свечение. Вот примерно так и был изготовлен самый первый светодиод... Об этом эффекте вскоре все "удачно" забыли на несколько десятилетий, пока не возникла потребность замены электрических лампочек на другие, более экономичные и долговечные источника света. Первые светодиоды имели кристаллы из сульфида кремния (по аналогии с сульфидом свинца у детекторов) и имели едва заметное свечение желтого цвета. Впоследствии были разработаны светодиоды с арсенидом галлия.
Эти светодиоды уже благодаря различным присадкам имели другие цвета свечения (красный и зеленый) и увеличенную по сравнению с кремниевыми светоотдачу. В настоящее время светодиодные индикаторы широко применяются в системах индикации и даже в целях освещения. Разработаны светодиоды с высокой светоотдачей, которым вполне под силам заменить лампы накаливания не только в системах освещения жилища, но и в фарах автомобилей и даже в фонарях уличного освещения!
Разработаны и успешно применяются на практике Лазерные светодиоды (или, как их еще называют - полупроводниковые лазеры). Такие лазеры широко используются в системах связи (оптическая и оптоволоконная связи), в военных целях (системы прицеливания), в медицине (для физиолечения). Хорошо известны так называемые лазерные указки... В медицине используются инфракрасные полупроводниковые лазеры большой мощности для хирургических операций. Использование "полупроводникового скальпеля" позволяет производить операции с минимальными кровопотерями, так как такой метод одновременно разрезает ткань и обеспечивает коагуляцию разрезанных сосудов, что способствует быстрейшему заживлению тканей у оперируемого пациента.
Для питания светодиода можно использовать любой подходящий ограничитель тока, например - резистор. Сопротивление резистора расчитывается исходя из напряжения питания и максимального тока через светодиод. У маломощных светодиодов максимальный ток обычно не превышает 20 миллиампер (0,02 Ампера). Падение напряжения на светодиоде зависит от его свойств - на красном падает около 1,5 вольт, на зеленом и желтом - около 2 вольт, на светодиоде белого свечения (а также и на голубом) падение напряжения может быть от 3 до 3,5 вольт. Исходя из этих параметров уже несложно подсчитать сопротивление добавочного резистора для конкретного случая использования светодиода. Если мы используем светодиоды большой (порядка 1-3 ватт) мощности, применение гасящего резистора становится нецелесообразным. Для питания светодиодов используют специализированные микросхемы - драйверы. Один из таких драйверов имеет маркировку MC34063A. Эта микросхема предназначена для построения импульсных источников питания и ее можно с успехом применить для питания светодиодов. На рисунке ниже дана типовая схема включения этой микросхемы. С даташитом можно ознакомиться здесь.
Номиналы навесных деталей зависят от режимов работы микросхемы и могут быть расчитаны при помощи онлайн калькулятора... Другая микросхема - драйвер AMS7135 предназначена для питания светодиодов током неизменной величины - 350 миллиампер (0,35 ампера). Такой ток обычно является типовым для одноваттных светодиодов.Микросхема обеспечивает нормальную работу светодиода при входных напряжениях от 2,7 до 6 вольт. Для увеличения выходного тока до 700 миллиампер (такой ток потребляют трехваттные светодиоды) изготовитель рекомендует включить две микросхемы параллельно.
Микросхемы выпускаются в двух типах корпусов SOT-89 или TO-252. При работе эти микросхемы выделяют значительную тепловую мощность, поэтому они должны быть установлены на радиатор! Обычно в качестве радиатора используют медную пластинку подходящих размеров и припаивают микросхему к этой пластине.
Вывод теплоотвода соединен с "земляным" выводом микросхемы - имейте это ввиду! Даташит на микросхему можно скачать по ссылке. Фоторезистор также относится к классу полупроводниковых оптоприборов. Основа работы фоторезистора заключается в изменении его сопротивления, в зависимости от изменения внешней освещенности. Основные параметры фоторезистора следующие: темновое / световое сопротивление. Темновое сопротивление - сопротивление фоторезистора в темноте, световое - соответственно - сопротивление при освещении. Чем выше разница между этими параметрами, тем фоторезистор лучше... Высокая разница между этими показателями позволяет эксплуатировать прибор в более широком интервале освещенности. Основное применение фоторезисторов - в различных устройствах автоматики. В настоящее время фоторезисторы в устройствах автоматики успешно заменяют на фотодиоды и фототранзисторы. Внешний вид одного из представителей фоторезисторов (типа ФСК-1), его обозначение на схеме и примерная схема включения показаны на рисунке ниже:
К оптоприборам относятся также фотодиоды и фототранзисторы. Основное отличие фототранзистора от его предшественника заключается в наличии на его корпусе светопрозрачного "окошечка" с линзой, фокусирующей свет на кристалле. У фототранзистора вывод базы может и отсутствовать. В любом варианте - при попадании света на кристалл происходит увеличение сквозного тока через транзистор (как будто бы на базу транзистора было подано некоторое смещение). Увеличение тока через фототранзистор пропорционально увеличению освещенности его кристалла. Если взять любой транзистор и в корпусе, напротив вывода коллектора, просверлить отверстие - получим фототранзистор. Как правило - фототранзисторы включаются в схему только выводами эмиттера и коллектора (вывод базы не используется - а, зачастую, промышленный фототранзистор вывода базы не имеет...). При освещении кристалла транзистора через его переходы начинает протекать ток, то есть, фактически, луч света выполняет функции базы...
Фотодиод как и простой диод имеет всего один переход но на его корпусе также имеется окошечко для прохода света. Фотодиод при освещении кристалла способен генерировать некоторое постоянное напряжение величина которого увеличивается (до некоторых пределов - обычно не превышающих 0.5 вольта) в зависимости от освещенности. В некоторой степени любой диод в стеклянном корпусе (например типа Д9, Д18, ГД407 и т.п.) может выполнять функции фотодиода. Если переход диода осветить достаточно мощным световым лучом - получим изменение сопротивления перехода, которое пропорционально освещенности (фактически - освещение полупроводникового перехода вызывает не изменение сопротивления, а генерацию некоторого тока, величина которого ничтожно мала и зависит от типа материала кристалла и технологии его изготовления). В корпусе промышленного фотодиода (и фототранзистора - тоже!) имеется собирательная линза, фокусирующая пучок света на кристалле, которая увеличивает интенсивность светового потока, воздействующего на переход, и тем самым повышает его чувствительность. Светодиод также может выполнять функции фотодиода (до некоторой степени!).
Соединив в одном корпусе светодиод и, например, фототранзистор получаем транзисторную оптопару. Оптопары бывают резисторными, диодными, транзисторными а также тиристорными или семисторными. На базе оптопар были созданы так называемые "твердотельные" реле. В настоящее время существуют твердотельные реле на выходные токи до нескольких сотен ампер (и это при входных токах не превышающих сотен миллиампер!).
Еще один из классов полупроводниковых оптоприборов - это фоторезисторы. Принцип работы фоторезистора основан на изменении его сопротивления при освещении. Основные параметры фоторезистора следующие: Темновой ток (сопротивление в полной темноте) и световой ток (сопротивление при освещении). Чем больше разница между этими двумя показателями - тем лучшие пераметры имеет фоторезистор. В настоящее время функции фоторезистора отлично выполняют фототранзисторы, поэтому фоторезисторы не очень широко используются в современной схемотехнике... Практическая схема применения фоторезистора находится на страничке, посвященной электромагнитным реле этого сайта. Приведу ниже довольно интересную, на мой взгляд, статью про светодиоды: Пять мифов о светодиодах. Светодиоды - полупроводники, которые излучают свет - вновь приковали внимание общественности к обычной лампочке. Возможно, столь высокий ажиотаж вокруг этого вопроса имеет место в первый раз после того, как Томас Эдисон представил свою лампу в 1879 году, чтобы заменить керосиновые источники света. Точно так же, как и во времена Эдисона, светотехническая отрасль вынуждена бороться с рядом заблуждений, мифов и откровенно ложных заявлений о продукте, который изменит наш образ жизни. Вы, наверное, уже слышали от несведущих людей, что светодиоды якобы стоят огромных денег. Они не работают. Они не экономят энергию. Светодиоды являются частью заговора с целью государственного контроля вашей жизни. Если мы не остановим их сейчас, они поработят человечество и заберут все, включая даже наших женщин и детей!
Светодиодные лампы, как правило, потребляют менее половины
энергии, необходимой для работы компактных люминесцентных ламп, и около 10-20%
энергии, которую потребляют лампы накаливания. Кром того, эти показатели
светодиодов будут улучшаться с течением времени. По сути своей светодиоды это
чипы: история и физика подсказывают, что с течением времени они будут дешеветь
и их производительность будет неуклонно улучаться.
Миф номер три:
это просто лампочка Миф номер четыре:
светодиоды слишком дорогие Миф номер пять:
это правительственный заговор Скептицизма предостаточно. Но скептики есть почти всегда, главное не перегибать. Циники в 1970-х предсказали, что только любители технологий будут владеть домашними компьютерами. Появление мобильных телефонов в 80-х также было воспринято довольно прохладно. В 2002 они предрекали конец интернета, а уже через два коротких года появился Facebook.
|
|
