Оптоэлектронное термореле Советский патент 1990 года по МПК G01K7/01 H01H63/00 

t

(21)4488900/24-21

(22)03.10.88

(46) 30.06.90. Бюл. 24

(71)Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции

(72)П.А.Яганов и И.И.Клетченков (53) 621.316.825(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1174784, кл. G 01 К 11/12, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1458722, кл. П 01 К 11/12, 06,07.87. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ 1ЕРМОРЕЛЕ

(57)Изобретение относится к импульс - ной технике и может быть использовано в устройствах измерения и регули-- рования температуры в системах тепловой автоматики. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей оптоэлектронного термореле - достигается путем введения в цепь смещения затвора МДП-гранзистора 1 дополнительного источника излучения 4, оптически связанного с фотовольтаи- ческой батареей 2, включенной в цепь затвора этого транзистора. Оптоэлек- тронное термореле содержит также ис- точник 3 излучения,резистор 5 и переменный делитель 6 напряжения. При увеличении температуры уменьшается величина фотоЭДС фотовольтаической батареи 2, обусловленной наличием источников 3 и 4 излучения и благодаря наличию оптической положительной обратной связи от источника 3 излучения, включенного в выходную цепь ЩП- транзистора 1, происходит запирание эюго транзистора и переключение тер- мореле. Предложенное оптоэлектронное термореле помимо ключевых свойств обладает способностью автоматического переключения в заданном интервале температур. 1 ил. 8

а $

(Л

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах измерения и регулирования температуры в системах тепловой автоматики. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей оптоэлектронного термореле достигается путем введения в цепь смещения затвора МДП-транзистора 1 дополнительного источника излучения 4, оптически связанного с фотовольтаической батареей 2, включенной в цепь затвора этого транзистора. Оптоэлектронное термореле содержит также источник 3 излучения, резистор 5 и переменный делитель 6 напряжения. При увеличении температуры уменьшается величина фотоЭДС фотовольтаической батареи 2, обусловленной наличием источников 3 и 4 излучения и благодаря наличию оптической положительной обратной связи от источника 3 излучения, включенного в выходную цепь МДП-транзистора 1, происходит запирание этого транзистора и переключение термореле. Предложенное оптоэлектронное термореле помимо ключевых свойств обладает способностью автоматического переключения в заданном интервале температур. 1 ил.

$

7 -&

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах измерения и регулирования температуры в системах тепловой автоматики.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет введения в цепь смещения зат- BQpa МДП транзистора дополнительно- го источника излучения, оптически связанного с фотовольтаической батареей, включенной в цепь затвора этого транзистора.

При увеличении температуры веля- чина фото-ЭДС, обусловленная этим источником излучения, уменьшается и благодаря наличию положительной обратной связи от основного источника излучения, включенного в выходную цепь МДП транзистора, происходит запирание этого транзистора и выключение устройства. Таким образом, данное устройство помимо ключевых свойств обладает способностью атоматического переключения в заданном интервале температур.

На чертеже приведена принципиальная схема оптоэлектронного термореле.

Устройство содержит фототранзистор, выполненный в виде МДП транзистора 1 с включенной в цепь затвора фотовольтаической батареей 2, с которой оптически связаны источник 3 излучения и дополнительный источник 4 излучения, а также резистор 5 и переменный делитель 6 напряжения.

Свободный вывод фотовольтаической батареи 2 подключен к средней точке переменного делителя 6 напряжения, который включен последовательно с дополнительным источником 4 излучения между общей шиной 7 и шиной 8 питания

Резистор 5, источник 3 излучения и МДП транзистор 1 включены последо- вательно также между шиной 8 питания и оВщей шиной 7.Точка соединения источника 3 излучения и МДП транзистора 1 является выходом 9.устройства.

Фотовольтаическая батарея 2 может быть выполнена в виде последовательно соединенных р-п-переходов. Количество р-п. переходов зависит от величины порогового напряжения МДП транзистора 1 и мощности источников 3 и 4 излучения .

Источниками излучения могут служить светбдиоды со спектрально согласованной с фототранзистором характе

5 0 5

о $

О

5

Q

5

ристикой излучения или миниатюрные лампы накаливания.

Оптоэлектронное термореле функционирует следующим образом.

Полярность включения фотовольтаической батареи 2 определяется типом проводимости канала МДП транзистора 1, в соответствии с чем выбирается также полярность напряжения на шине 8 питания .

В цепи, состоящей из дополнительного источника 4 излучения и переменного делителя 6 напряжения,протекает ток, который вызывает световой поток, формирующий фото-ЭДС батареи 2, и создает на переменном делителе 6 напряжение смещения затвора МДП транзистора 1. Это напряжение смещения складывается с напряжением фото-ЭДС и прикладывается между зптвором и истоком МДП транзистора 1, управляя про- водимостью этого транзистора.

Принцип действия устройства основан на использовании температурной зависимости величины фото-ЭДС освещенного р-п перехода. Например, для кремниевого р-п перехода имеет место линейное уменьшение величины фото-ЭДС с увеличением температуры.

Рабочая точка выбирается таким образом, чтобы величина фото-ЭДС фотовольтаической батареи 2 при заданной температуре и при наличии светового потока дополнительного источника 4 излучения с учетом напряжения смещения была достаточна для обеспечения открытого состояния МДП транзистора 1. При этом протекает ток по цепи источника 3 излучения, что создает дополнительную освещенность на фотовольтаической батарее 2 и, следовательно, дополнительную фото-ЭДС, в результате чего надежно поддерживается открытое состояние МДП транзистора 1.

На выходе 9 устройства при этом напряжение относительно общей шины 7 мало. Уменьшение температуры не вызывает изменения состояния устройства, поскольку величина Фото-ЭДС дополнительного источника 4 излучения только увеличивается и величина сопротивления канала МДП транзистора 1 еще более уменьшается.

С повышением температуры по указанным причинам напряжение затвор-исток МДП транзистора 1 уменьшается и при некоторой температуре достигнет

значения, близкого к пороговому. МДП транзистор 1 при этом начинает закрываться, что вызывает уменьшение тока в выходной цепи и, следовательно, приводит снижению . освещенности фотовольтаической батареи 2 от источника 3 излучения. При этом данная оптическая связь действует как положительная обратная связь, что ведет к лавинообразному процессу закрывания МДП транзистора 1 и выключению источника 3 излучения. Правильный выбор рабочей точки по смещению затвора МДП транзистора обеспечивает закрытое состояние МДП транзистора, поскольку величина фото-ЭДС фотовольтаической батареи 2 при наличии только одного дополнительного источника 4 излучения при определенной повышенной температуре недостаточна для отпирания ч МДП транзистора. На выходе 9 устройства при этом устанавливается напряжение, равное напряжению по шине 8 питания. Дальнейшее увеличение температуры не приводит к изменению закрытого состояния МДП транзистора 1 и соответственно выхода 9 устройства.

При уменьшении температуры до исходной заданной величины в соответствии с выбранной рабочей точкой про- ,исходит переключение устройства в первоначальное состояние.

Таким образом, данное устройство,- помимо Ключевых свойств обладает собноСтью автоматического переключе- ния в заданном интервале температур.

Формула изобретения

Оптоэлектронное термореле, содержащее фототранзистор, выполнений в

виде МДП-транзистора с включенной в цепь затвора фотовольтаической батареей, состоящей из заданного числа последовательно соединенных р-п- переходов, в выходную цепь фототранэистора последовательно с резиртором включен источник излучения, оптичес ки связанный с фотовольтаической батареей, свободный вывод которой соответствующим полюсом соединен со

средней точкой переменного делителя напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, с которой соединен также исток МДП-транзистора, сток которого является выходом устройства, а свободный вывод резистора соединен с шиной питания, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный

источник излучения, оптически связанный с йотовольтаической батареей, который включен между шиной питания и другим выводом переменного делителя напряжения.