Оптоэлектронные реле — это электронные коммутаторы с управлением по оптическому каналу. Их основные достоинства — гальваническая развязка между цепью управления и коммутирующим элементом, а также отсутствие механических контактов. В управляющей цепи оптоэлектронных реле применяют излучающие диоды, а в качестве коммутирующего элемента — фототиристоры, фототранзисторы или полевые транзисторы. В последнем случае для управления транзисторами используют фотодиоды, работающие в режиме генерации напряжения.

Поскольку оптоэлектронные реле не всегда доступны, а иногда подобных приборов с необходимыми параметрами промышленность не выпускает, то для радиолюбителей представляют интерес их аналоги на дискретных элементах. Сделать такой аналог можно на основе мощных переключательных полевых транзисторов фирмы International Rectifier («Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier" в «Радио», 2001, № 5, с. 45) и излучающих ИК диодов, используя свойство их обратимости. Схема оптоэлектронного реле и его включения для управления нагрузкой в сети 220 В показана на рис. 1.

Для управления мощным переключательным полевым транзистором необходима очень малая статическая мощность сигнала. Чтобы открыть транзистор, указанный на схеме, достаточно на его затвор подать управляющее напряжение в пределах от 4,5 до 10 В. При этом сопротивление его канала уменьшится до 0,85 Ом. Требуемое для открывания транзистора напряжение генерируют излучающие ИК диоды BL1 — BL5, которые работают в режиме фотодиодов. Излучающие диоды В11—B15 располагают точно напротив фотодиодов BL1 — BL5. Излучающие диоды и резистор R1 образуют цепь управления. Когда по управляющей цепи протекает ток, ИК излучение попадает на фотодиоды, генерируемое напряжение поступает на затвор полевого транзистора и он открывается. Таким образом, для подключения нагрузки к сети необходимо подать напряжение на цепь управления.

Число фотодиодов зависит от напряжения на затворе, при котором полевой транзистор открывается. Поскольку при освещении на каждом фотодиоде возникает напряжение 0,9... 1 В, то последовательно необходимо включить не менее пяти таких диодов. В цепи управления при токе 20...50 мА падение напряжения на каждом излучающем диоде составляет 1,1... 1,2 В, поэтому для пяти диодов управляющее напряжение должно быть больше 6 В. В зависимости от его значения и необходимого тока через диоды вычисляют сопротивление резистора R1:

где Uy — управляющее напряжение; Uд — напряжение на диоде; N — число диодов; Iд — ток излучающего диода.

Если необходимо уменьшить управляющее напряжение, то в цепи управления излучающие диоды допустимо включить параллельно, но для каждого из них следует подобрать свой токоограничивающий резистор.

Большинство деталей смонтировано на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита со стороны печатных проводников. Чертеж платы показан на рис, 2. Диоды размещают точно друг напротив друга с зазором около 1 мм и после налаживания приклеивают к плате. Сверху диоды закрывают светонепроницаемым экраном из изоляционного материала. Транзистор припаивают к плате, а место пайки заливают эпоксидным клеем.

В устройстве допустимо применить любые излучающие ИК диоды средней мощности, которые следует обязательно предварительно проверить на работоспособность в генераторном режиме. Используя другие полевые транзисторы, можно получить реле с требуемыми параметрами. Например, если установить транзистор IRLR2905, у которого напряжение открывания 2,5 В, число последовательно включенных фотодиодов можно уменьшить. При этом максимальный ток реле равен 30.. .40 А, но коммутируемое напряжение не должно превышать 55 В. В зависимости от мощности нагрузки транзистор возможно придется разместить на теплоотводе. Диодный мост VD1 должен обеспечивать требуемый ток нагрузки.