Технология. 7 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман
§ 62. Датчики света и темноты
Подумайте, где могут использоваться датчики света и темноты.
Какие роботы могут иметь такие датчики?
Датчик света — устройство, включающее или выключающее различные исполнительные механизмы в зависимости от освещённости окружающей среды. Познакомимся сначала с новыми элементами цепи, которые используются в датчиках света.
Фоторезистор (рис. 9.24) — это компонент электрической цепи, который может изменять своё сопротивление в зависимости от степени освещенности.
а — обозначение на схеме; б — внешний вид
В отсутствии освещения сопротивление фоторезистора очень большое, порядка 10 кОм. А при освещении ярким солнечным светом или обычной лампочкой сопротивление фоторезистора уменьшится в 10—20 раз.
Транзистор (рис. 9.25) — это компонент электрической цепи, который используется для усиления, генерирования и преобразования электрического сигнала. Во многих датчиках транзисторы используются для управления электрическим током в цепи. У транзистора в отличие от резистора и светодиода имеется три вывода. Они называются коллектор, эмиттер и база.
а — обозначение на схеме; б — внешний вид
Фоторсзистор является основной частью датчика света, схема которого представлена на рисунке 9.26. Фоторезистор R1 реагирует на свет. При наличии дневного или комнатного освещения сопротивление фоторезистора составляет примерно 1 кОм. Это создаёт возможность протекания электрического тока через транзистор. В этом случае светодиод начинает светиться. При отсутствии освещения сопротивление фоторезистора увеличивается до 10 кОм. Электрический ток через транзистор не протекает. Светодиод не светится.
Чтобы настроить выключение света при определённой освещённости, необходимо установить порог срабатывания датчика. Прохождение электрического тока через транзистор регулируется резистором R2. Поэтому необходимый порог срабатывания датчика устанавливается подбором сопротивления этого резистора.
Датчик темноты часто бывает более полезным в быту, чем датчик света. Он может, например, автоматически зажигать освещение, когда темнеет на улице.
Датчик темноты отличается от датчика света обратным порядком работы, т. е. при наличии освещённости светодиод этого датчика не горит, а при затемнении датчика светодиод включается.
Для такой работы датчика необходимо на схеме, собранной для датчика света (см. рис. 9.26), изменить подключение фоторезистора и резистора, отвечающего за режим работы транзистора (рис. 9.27).
Практическая работа № 42
«Сборка датчиков света и темноты»
Цель работы: изучить устройство и работу датчиков света и темноты.
Оборудование и материалы: макетная плата, батарейки, транзистор, резисторы, фоторсзистор, фотодиод, перемычки.
Порядок выполнения работы
Задание 1
Соберите датчик света по схеме, представленной на рисунке 9.26.
1. Установите транзистор на макетную плату. Ножки транзистора нужно установить на макетную плату таким образом, чтобы они находились на разных вертикальных линиях (рис. 9.28, а).
2. Соедините перемычкой эмиттер транзистора (правая ножка) с минусом батареи (рис. 9.28, б).
а — установка транзистора; б — подключение транзистора; в — подключение светодиода и резистора R3; г — подключение фоторезистора и резистора R2; д — соединение цепи
3. К коллектору транзистора (левая ножка) подключите светодиод и резистор RЗ. При сборке цепи нельзя забывать о соблюдении полярности светодиода: катод светодиода (короткая ножка) присоединяют к коллектору транзистора, а анод — к резистору R3 (рис. 9.28, в).
4. Установите фоторезистор и резистор R2 и проволочной перемычкой соедините резистор R2 с минусом батареи (рис. 9.28, г).
5. Соедините среднюю точку между фоторезистором и резистором и базу транзистора (рис. 9.28, д).
6. Проверьте работоспособность датчика света. Для этого включите схему нажатием кнопки на батарейном адаптере. При наличии освещения светодиод на макетной схеме должен сразу начать светиться. Если закрыть фоторезистор рукой или другим предметом так, чтобы исключить попадание света, то светодиод погаснет.
Задание 2
Соберите датчик темноты по схеме, представленной на рисунке 9.27, и проверьте его работу.
Основные понятия и термины:
фоторезистор, транзистор, датчик света, датчик темноты, порог срабатывания.
Вопросы и задания:
1. Как работает фоторезистор?
2. Для чего в схемах датчиков используется транзистор?
3. Что делать, если при правильной сборке датчика темноты светодиод не реагирует на изменение освещённости?
Задание 1
Предложите несколько вариантов использования датчиков освещённости в быту.
Задание 2
Используя Интернет и другие источники информации, подготовьте сообщение об областях применения электрических, магнитных и электромагнитных систем.
Идеи творческих проектов
Идея 1. Модель солнечной элсктространции с преобразователем выходного напряжения.
Идея 2. Модель ветроэлектростанции с преобразователем выходного напряжения.
Идея 3. Модель «Умного дома» с дистанционным управлением.
