Известно, что наибольшей отдачи от солнечной батареи можно получить, если солнечная батарея будет рабочей поверхностью постоянно направлена на источник света. Для таких целей обычно используют часовой механизм, поворачивающий батарею за Солнцем. Не буду споить о достоинствах и недостатках такого способа, но хочу заметить, что растения разворачиваются на источник света независимо от времени суток.
Просто - в направление света. Например, комнатные цветы всегда направлены в окно или на искусственный источник света.
Ниже приводится экспериментальная схема такого электронного цветка, который автоматически поворачивается в сторону света. Применение такого устройства может быть самым различным, например, ориентация вышеупомянутой солнечной батареи, наблюдение за искусственным источником света и может быть, что-то еще, например, система дистанционного управления, поворачивающая что-то по сигналу карманного фонарика. Или, может быть, просто электронная кибер-модель цветка.
Можно сказать, что это схема начального уровня. Она учитывает только направление на источник света, не учитывая силы света. Поэтому, такая схема не может, например, выбрать наиболее мощный источник света среди нескольких или может "обмануться" развернувшись в сторону отраженного света. Однако, "все в наших руках", и, если нужно, схему можно доработать, введя в неё измеритель уровня света с датчиком максимального уровня света.
Роль датчиков света возложена на два опто-транзистора VT1 и VT2. Подбором номиналов R1 и R2 можно установить необходимую световую чувствительность каждого датчика. Конденсаторы С1 и С2 подавляют различные помехи от быстрого изменения света, например, при кратковременном перекрытии света проходящим мимом датчиков человеком или проезжающим транспортом, а так же, облачностью. Емкости этих конденсаторов сильно зависят от того, в каком качестве будет применяться данная схема. Если это модель цветка или датчик положения солнечной батареи, то емкости С1 и С2 желательно увеличить, где-то до 100-500 мкФ, поскольку, схема должна реагировать на очень медленное плавное изменение положения источника света и не замечать быстрых изменений. Если, это демонстрационная модель, которая должно реагировать не только на положение Солнца, но и, например, на положение искусственного источника света (карманного фонарика, лампы), то емкость С1 и С2 должна быть такой как на схеме или меньше.
В качестве электромеханической основы для данного устройства (модель цветка) использовалась электрифицированная игрушка "башенный кран", а именно, редуктор с двигателем и поворотная площадка. Двигатель питается от источника напряжением 4,5V. Для подавления помех от искрения его коллектора используется дроссель DL1.
Логическая часть построена на трех доступных микросхемах серии К561 (используются не все элементы микросхем D2 и D3, поэтому на неиспользуемых элементах можно сделать какие-то дополнительные узлы, например, для звуковой сигнализации).
Конструктивно, фототранзисторы расположены так, чтобы они были направлены в одну сторону (на источник света), но между ними был достаточно большой непрозрачный экран. В данном случае, роль непрозрачного экрана выполняет корпус поворачивающейся части устройства. А фототранзисторы расположены по его бокам и направлены вперед.
Когда свет попадает только на один из фототранзисторов устройство поворачивается так, чтобы свет попадал на оба фототранзистора. Таким образом, если свет попадает только на один из фототранзисторов, двигатель должен вращаться в одном направлении, а если свет попадает только на второй фототранзистор -то двигатель должен вращаться в другом направлении. Если же, свет попадает на оба транзистора или уровень света недостаточен (темно) двигатель должен быть выключен.
Определяет какой из фототранзисторов освещен, и, следовательно, каким должно быть направление вращения двигателя, схема на элементах D1.3-D1.3, D3.1-D3.2. Состояние когда оба фототранзистора освещены или когда темно (когда нужно выключить двигатель) определяет схема на элементах D1.1-D1.2, D2.1-D2.3.
В зависимости от того, в какую сторону должно быть направлено вращение, открывается либо VT3, либо VT4. Это приводит к срабатыванию одного из реле Р1 или Р2, которые подключают двигатель М1 к источнику питания в одной или противоположной полярности.
В схеме можно использовать и другие микросхемы серии К561 или К1561, важно чтобы был нужный набор логических элементов (три штуки 2ИЛИ-НЕ, две штуки 2И-НЕ и четыре инвертора). Реле КУЦ-1 можно заменить то же другими. При этом может потребоваться повысить напряжение источника питания (не 12V, а столько, сколько нужно для обмоток реле). Транзисторы КТ807 можно заменить любыми n-p-n транзисторами средней мощности общего применения (например, КТ815).
Дроссель DL1 намотан на ферритовом кольце диаметром 23 мм. Содержит 300 витков, намотанных вдвое сложенным (чтобы получились две обмотки) проводом ПЭВ 0,23.
Налаживание начинают с установки чувствительных фототранзисторов. Сначала нужно выбрать наибольшие сопротивления R1 и R2, при которых, в затемненном состоянии на эмиттерах VT1 и VT2 будет напряжение, воспринимаемое логическими элементами как логический ноль. Это будут сопротивления при которых чувствительность максимальна. Затем, уменьшая сопротивления этих резисторов можно уменьшить чувствительность до необходимого уровня.
Если устройство будет не следить за источником света, а отворачиваться от него, -нужно изменить полярность подключения двигателя на обратную (перепаять идущие от него провода).
Также хочу предложить еще и две схемы простых фотореле на фототранзисторах (рис. 2 и рис.3). Реле на рис. 2 включает нагрузку при увеличении освещенности, а реле на рис. 3 - при увеличении освещенности нагрузку выключает. Налаживание - подбором номинала R1.
