光敏电阻自动控制装置的实验

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随着祖国社会主义建设的高速度发展,为了多快好省地生产各种机器设备,满足国民经济大跃进的需要,我国机械工业的工具革新与机械化自动化运动进展很快,生产过程自动化的问题也日益显得重要。光电自动控制是在工业部门中应用很广的自动控制方法之一,使用这样的自动控制设备,在一些复杂的生产过程中可以代替人的眼睛,使生产自动化,使产品质量和数量可以大为提高,这里介绍一种利用光电控制机械的方法,可供一些机械设备的技术革新参考。

用作控制设备的光电元件,除了光电管、光电倍增管以外,还有光敏电阻。光敏电阻是由半导体材料制成的元件。它受光照射时,本身电阻显著降低,照射光线愈强,阻值愈小。利用这一特性,可制成光电自动控制装置。下面谈谈两种最简单的光电自动控制器。

图1
图1 🔍原图 (725×386)

第一种是亮通控制电路如图1,6H1П管一个三极部分作整流用;另一边三极部分作直流放大用。光敏电阻接在6H1П管的放大部分屏栅之间,受到光线照射时,使继电器(Ry)的接点吸上,完成接通电路的控制作用。6H1П的灯丝电流由6.3伏灯丝变压器供给。光敏电阻是宁波交通电工器材厂的产品KTO-GT型硫化镉光敏电阻。当有光线照射光敏电阻时,阻值大为下降,放大三极部分栅极的电位提高,屏极电流随着增大。照射停止后,阻值增加,栅极电位下降,屏流随着减小,当屏流低到继电器起动电流以下时,继电器的衔铁为弹簧拉回,控制电路成为开路。适当地调节R\(_{1}\)、继电器弹簧及照射光的强弱,可使屏流变化,使继电器动作完成所需要的电路闭开控制。C2可使继电器动作平滑。

图2
图2 🔍原图 (690×451)

另一种是暗通控制电路如图2,和亮通控制恰好相反,在光敏电阻没有光线照射时,放大用的三极部分栅极电位较高,屏极电流增大,继电器动作,衔铁吸上。当光敏电阻受到光线照射时,栅极电位下降,屏流减小,在低过继电器起动电流时,衔铁释放拉开。假如屏极电流数值变化不大,或是整流后直流电压太低时,可以把整流部分的栅极通过一只100欧至500欧电阻和整流屏极相连接,如图2中虚线所示,或者不经电阻直接到屏极。

6H1П屏流很小,最大不超过7.5毫安,因此继电器灵敏度必须很高。经实验用国产阿城电器厂出品的DX-11型继电器,屏流2.0~2.2毫安时衔铁便可吸上,1.3至1.5毫安时便可释开。为了防止铁芯剩磁影响衔铁释放,可在铁芯上粘上一层薄纸。整流管可用5Y3,5Ц4C等管,也可用硒堆整流器。放大管可用6V6,6L6等功率放大管,也可用较小的6SJ7,6SK7,6J5等电压放大管。采用6HlП,除了经济以外,一方面是为了保护光敏电阻。因为整流和放大分用两管时,如果整流管丝极比放大管的热得较快,那么在放大管开始工作以前,光敏电阻两端电压将超过允许的额定值,使电阻的晶体打穿烧毁。双三极管的两个丝极加热时问题相同的,可以避免这一危险。最妥当的办法还是在光敏电阻电路里加接一只开关,应用时先接通电源,待放大管灯丝加热以后,再接通电阻。光源可用普通220伏电灯泡加用聚光罩或凸透镜聚集照射光线。为了延长电灯泡的寿命,在灯泡的电路里还要串进一只电阻,使电压比额定值降低10%,使用220伏40瓦特灯泡时,这只电阻约为58欧左右。光敏电阻是插在一只普通八脚电子管管腰里。为了减少其他光源的影响,光敏电阻应套在一只内径略大于电阻外径、内壁涂黑的绝缘管里。这种光敏电阻的无照电流为3~8微安,个别可达15微安,并随外加电压而变更。它的光照电流随着外加电压和照射光线强度而不同,一般在应用时为30~150微安。图3是这只控制器实际制作时底板布置图,图中T是一只6.3伏灯丝电源变压器,SW是电源开关。

图3
图3 🔍原图 (616×443)

这种控制装置在生产上的效用很多。例如①它可以装在冲压机床的危险部位上作为安全保护的自动设备。当工人的手伸到危险部位时,由于照射到光敏电阻上的光线被遮断,光电自动控制装置立即动作,使机器停止。②自动计数。把光源装在传送带一旁、光敏电阻在另一旁,当被传送物品通过时,光源就被遮断一次,控制器中的继电器也动作一次,使计数器随着动作,从而使传送物品的数目自动纪录下来。③用作温度自动调节,在利用各种热电偶、水银温度计或热敏电阻等反映元件温度变化的设备上,使元件温度变化时照射光敏电阻的光线也相应地发生变化,便能实现温度的自动调节。④用于产品浓度或厚度的测量和自动控制。在产品的浓度或厚度变化时,它会引起对光线反射或透射性能的变化。利用这一特性使照射光线变化,使能测量出产品的浓度和厚度,并自动保持在某一给定数值上。除此以外,这种装置还可用在指示各种容器(如油箱,水槽,煤库,谷仓和储棉箱等)里面储存物品的充满程度,使照明设备自动启闭,作颜色分析和烟量纪录等等许多方面。(邱云田)