三極管電子開關電路 見圖1 。
VT基極限流電阻器R如何確定呢?根據三極管的電流分配作用,在基極輸入一個較弱的電流IB,就可以控制集電極電流IC有較強的變化。假設VT電流放大系數hfe≈250,電動機起動時的集電極電流IC=1.5A,經過計算,為使三極管飽和導通所需的基極電流IB≥(1500mA/250)×2=12mA。在圖1電路中,電動機空載時運轉電流約為500mA,此時電源(用兩節(jié)5號電池供電)電壓降至2.4V,VT基極-發(fā)射極之間電壓VBE≈0.9V。根據歐姆定律,VT基極限流電阻器的電阻值R=(2.4-0.9)V/12mA≈0.13kΩ??紤]到VT在IC較大時,hfe要減小,電阻值R還要小一些,實取100Ω。為使電動機更可靠地啟動,R甚至可減少到51Ω。在調試電路時,接通控制開關S,電動機應能自行啟動,測量VT集電極—發(fā)射極之間電壓VCE≤0.35V,說明三極管已飽和導通,三極管開關電路工作正常,否則會使VT過熱而損壞。
自動滅火的熱量自動控制電路 見圖2。該電路是將圖1中的控制開關S換成雙金屬復片開關ST,就成為熱控電路了。當蠟燭火焰燒烤到雙金屬復片時,復片趨于伸直狀態(tài),使得開關ST接通,電動機啟動,帶動小風扇葉片旋轉,對準蠟燭吹風,自動將火焰熄滅;當雙金屬片冷卻后,開關斷開,小電風扇自動停轉,完成了自動滅火的程序。
自動停車的磁力自動控制電路 見圖3。開啟電源開關S,玩具車啟動,行駛到接進磁鐵時,安裝在VT基極與發(fā)射極之間的干簧管SQ閉合,將基極偏置電流短路,VT截止,電動機停止轉動,保護了電動機及避免大電流放電。
在光電自動控制電路中,可以選用光敏電阻器做為光電傳感元件。能否將光敏電阻器直接接入圖1控制開關S的位置呢?通常光敏電阻器,例如MG45有光照射時的亮阻2~10kΩ,遠大于偏置電阻器R的電阻值,顯然不能產生維持VT飽和導通所需強度的基極電流。因此,需要先用一支三極管進行電流放大,再驅動開關三極管工作。
光電自動控制電路 見圖4。VT1和VT2接成類似復合管電路形式,VT1的發(fā)射極電流也是VT2的基極電流,R2既是VT1的負載電阻器又是VT2的基極限流電阻器。因此,當VT1基極輸入微弱的電流(0.1mA),可以控制末級VT2較強電流——驅動電動機運轉電流(500mA)的變化。VT1選用小功率NPN型硅管9013,hfe≈200。同前計算方法,維持兩管同時飽和導通時VT1基極偏置電阻器R1約為3.3kΩ,減去光敏電阻器RG亮阻2kΩ,限流電阻器R1實取1kΩ。光敏傳感器也可以采用光敏二極管,使用時要注意極性,光敏二極管的負極接供電電源正極。光敏二極管對控制光線有方向性選擇,且靈敏度較高,也不會產生強光照射后的疲勞現象。
最簡單的水位傳感元件是采用兩個電極,當水面淹沒電極時,利用不純凈水的導電性使電極之間導通,但導通電阻值較大,約50kΩ,不能代替光敏電阻器直接驅動如圖4所示的光控電路,需要靈敏更高的控制電路。
水位自動控制電路 如圖5所示。它是在圖4電路的基礎上,增加了一級前置放大管VT1,在其基極輸入很微弱的電流(10μA)就可以使VT1~3皆飽和導通??刂崎_關S可以用大頭針做成兩個電極,當其被水淹沒而導電時,小電動機會自行運轉。C1為旁路電容器,防止感應交流電對控制電路的干擾。VT1選用低噪音、高增益的小功率NPN硅管9014。根據上述電路水位控制的功能,能否設計成一個感知下雨自動關窗、自動收晾曬衣服繩索的自動控制器。
下偏置水自動控制電路 見圖6 。圖中,將兩個電極改接在VT1下偏置,R1仍為上偏置電阻器。當杯內水面低于兩個電極時,相當于下偏置開路,R1產生的偏置電流使電動機起動。當水位上升到淹沒電極時,兩個電極之間被水導通,將R1產生的偏置電流旁路一部分,使VT1~3截止,電動機停轉,與圖5控制效果恰好相反。