Электрический глаз

Лабораторией горной электротехники Донецкого индустриального института был сконструирован «автоматический стрелочник», работающий при помощи фотореле. Такой «стрелочник» с успехом может заменить человека в шахте. Приближаясь к стрелке, машинист электровоза, не останавливая состава, поднимает руку и на мгновение пересекает тот или другой световой луч фотореле. Стрелка переводится на нужный путь.

Подобного рода устройства применяются и для автоматического счёта различных предметов, например, для счёта изделий, движущихся по конвейеру. Каждый раз, как какое-либо непрозрачное тело пересекает этот пучок, сила тока в фотоэлементе резко падает. Нетрудно устроить приспособление, которое при таком падении силы тока будет автоматически поворачивать колесо счётчика на одно деление, то есть считать проходящие предметы.

Такого рода устройства способны считать безошибочно с очень большой скоростью — например, тысячу и больше деталей в минуту!

Легко могут быть использованы фотореле и для сортировки различных деталей по их цвету или форме. В этом случае конструируют такую установку, в которой на фотоэлемент падает свет, отражаемый деталью, движущейся по определённому пути. В зависимости от яркости этого света фотореле включает механизм, направляющий изделие в ту или иную сторону.

Фотоэлементы способны браковать различные изделия с точностью, на которую не способен человек. Так, они могут замечать на деталях самые малейшие трещины, которые не может заметить человеческий глаз.

Крайне ценную службу контроля могут нести фотоэлементы при изготовлении различных красок.

«Электрические глаза» чувствительны ко всем тончайшим оттенкам цветов. Установлено, что фотоэлементы различают не менее одного миллиона оттенков!

Широко могут использоваться в промышленности установки с фотореле для автоматического контроля уровня различных жидкостей и сыпучих тел. Принцип работы таких установок очень прост. Представьте себе, что с одной стороны какого-либо чана или закрытого бака, на его верхней части, установлен осветитель, а напротив — фотореле. Пока бак пуст, луч света падает на фотореле и благодаря этому горит сигнальная лампочка. Однако стоит только заполнить бак выше того уровня, на котором установлен осветитель фотореле, как тотчас же сработает фотореле и сигнальная лампочка погаснет.

Вместо контрольной лампочки может быть установлен электрический звонок. Можно сделать также, что вместо световой или звуковой сигнализации автоматически начинают работать насосы или конвейеры, подающие в тот или иной резервуар жидкость или сыпучее тело.

Такие установки могут применяться на самых различных производствах — при загрузках зерном, мукой, нефтью, углем.

Примеров использования фотоэлементов можно привести очень много. Так, фотоэлементы приносят огромную пользу и при автоматическом контроле и при управлении ходом сложных химических и технологических процессов.

Приведём только один такой пример. Хорошо известно, сколько внимания требуется от кочегара или машиниста, например, на пароходе или в заводской котельной, чтобы правильно регулировать ход горения топлива в топке, вовремя усиливать или ослаблять подачу горючего и воздуха. Фотоэлемент даёт возможность осуществлять такой контроль автоматически. Поперёк дымовой трубы направляют пучок света, падающий на фотоэлемент, соединённый с реле (рис. 22).

Рис. 22. Фотоэлектронная установка регулирует ход горения в топке.

Всякое изменение густоты и цвета дыма будет изменять его прозрачность и, следовательно, будет изменять силу тока в фотоэлементе. Можно отрегулировать прибор так, что при всяком отклонении густоты и цвета дыма от нормы в ту или иную сторону будут автоматически включаться приспособления, регулирующие ход горения в топке.

Подобный «кочегар-автомат» даёт возможность сэкономить многие тысячи тонн топлива.

Таким же или сходным образом можно автоматически регулировать течение и других химических процессов.

Не менее многообразны возможности применения фотореле и в военном деле. И здесь «электрические глаза» способны делать необыкновенные вещи. Вот несколько примеров.

В печати отмечалось, что в годы второй мировой войны на многих кораблях фотоэлементы успешно выступали в роли… разведчиков. Для этого применялись высокочувствительные фотоэлементы, воспринимающие лишь тепловые, т. е. инфракрасные лучи. Такие приборы в любую погоду — в тумане, ночью — «улавливали» на далёких расстояниях тепловое излучение, идущее от нагретых дымовых труб вражеских кораблей, и таким образом давали возможность своевременно определять присутствие противника.

Военными специалистами ряда стран выдвигались предложения устройства фотоэлектронных торпед. Установленный в головной части таких торпед фотоэлемент посылает торпеду, с помощью специальных рулей поворота, точно в направлении сильного пучка световых лучей. В печати отмечалось, что фотоэлектронная торпеда может быть использована в ночном бою как против различных наземных целей, так и против самолётов. Как указывалось, стоит, например, «поймать» лучом прожектора самолёт противника и тут же послать вдоль по лучу торпеду с фотоэлементом, как такая торпеда обязательно попадёт в цель. Для этого лишь необходимо не выпускать самолёт из луча прожектора. Точно так же фотоэлектронная торпеда, сброшенная с самолёта, летит на свет прожекторной установки, установленной, например, на корабле.

В обоих последних примерах фотоэлемент действительно как бы видит цель.

Отмечалось также, что широкое применение в военных условиях может найти и «световая преграда» с помощью инфракрасных лучей, о которой мы говорили выше. Здесь, помимо сигнальных приспособлений, с фотоэлементами часто соединяют и различные средства поражения, например, мину, которая взрывается в тот момент, когда какое-либо тело, скажем танк или автомобиль, пересекает невидимый луч света.

Среди других многочисленных военных применений фотоэлементов небезынтересно применение фотореле в стрелковом тире.

Если в центре мишени укрепить фотоэлемент, вставленный в короткую трубку, то по такой мишени можно стрелять светом! Устройство ружья, стреляющего лучами света, несложно. В стволе такого ружья имеются небольшое вогнутое зеркальце и маленькая электрическая лампочка с точечной нитью накала; при этом свет от лампочки отражается зеркальцем так, что из ствола выходит тонкий параллельный луч света. Источником электрического тока могут служить обыкновенные сухие батарейки для карманного электрического фонаря, закреплённые где-либо в прикладе ружья.

Включение электрической лампочки на короткую долю секунды осуществляется при помощи спускового крючка «светового ружья».

Таким образом, если стрелок прицелился точно, то при «выстреле» короткий луч света падает на фотоэлемент, и фотореле срабатывает. Нетрудно устроить, чтобы при этом на мишени загоралась лампочка или, скажем, звонил звонок.

Не имея возможности умножать число примеров использования фотоэлементов в нашей жизни, скажем лишь, что они могут быть с успехом и пользой применены в любой отрасли техники. Автоматическое взвешивание, измерение скорости движения различных тел, контроль размеров и качества изделий, автоматический контроль и регулировка давления, температуры, влажности, концентрации в химической, металлургической, текстильной, пищевой, горной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности — всё это далеко не полный список того, что может делать замечательный физический прибор — фотоэлемент!

И, наконец, нельзя не упомянуть о применении «электрических глаз» для измерения световой энергии. Высокая чувствительность фотоэлементов и совершенство современных приборов и методов измерения слабых электрических токов позволяют быстро и точно измерять с помощью фотоэлементов даже чрезвычайно слабый свет, например свет, идущий от далёких звёзд, которые едва видит или даже совсем не видит человеческий глаз. В настоящее время в научных лабораториях работает множество оптических приборов, в которых сила света измеряется по силе электрического тока, возникающего в фотоэлементах. Эти приборы помогают учёным глубже и точнее проникать в сущность физических явлений в окружающем нас мире, а это в свою очередь является залогом и основой дальнейшего развития техники.