Фотодатчик Советский патент 1982 года по МПК G01J1/44 

(54) ФОТОДАТЧИК I Изобретение относится к фотометрии, I а именно к устройствам лпя преобразованяя светового потока в эяектрический сигнал, и может быть использовано в сис темах измерения концентрации минимального наполните 71Я в бумаге. Известен фот сдатчик, соаержаший фото резистор и источник напряжения til . Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотодатчик, содержащий последовательно включенные к источнику напряжения фоторезигр:ор и источник тока t23 Недостатками известного устройства являются ограниченна точность, обусповленная нелинейностью фоторезистора, и невысокая термостабильность. Цепь изобретения - повышение точноо ти и термостабипьности. Поставленная цепь достигается тем, что в фотодатчик, содержащий последовательно подключенные к источнику напряж ния фоторезистор и источник тока, допояитепьно введены второй фоторезистор, резистор и масштабный усипитепь, Я ио точник тока выполнен управляемым, причем второй фоторезистор последовательно с резистором подключены к .источнику напряжения, а их средняя точка связана с входом масштабного усилителя, выход к торого связан с входом источника токаГ При этом источник тока выполнен в виде двух резисторов, двух полевых и одного биполярного транзистора, коллектор кс торого вместе с затвором первого и истоком второго полевых транзисторов через резистор связан с шиной источнвха напряжений, с которой также связан второго полевого транзистора, причем база биполярного транзистора связа- на с выходе.} масштабиого усилителя, а его эмиттер через второй резистор связан с обшей шиной источника напряжения, сток второго полевого транзистора связан с истсжом второго полевого транзистора, сток которого связан с первым фоторезистором.

На чертеже показана принципиальная схема устройства.

Устройство содержит фоторезистор 1, соединенный с источником 2 тока, управпяюший вход которого связан с выходом масштабного усилителя 3, вход которого связан с средней точкой второго фоторезистора 4 и резистора 5. Источник 2 тока включает полевые 6 и 7 и биполярный траКЗистор 8, а также резисторы 9 и 1О.

; Устройство работает следующим образом.

Световой поток, который провзаимодействовал с объектом измерения н пропорционапен по своим параметрам измеряемой величине, обпучает фрторезистор 1. Источник 2 тока вырабатывает постоянный ток, не зависящий от сопротивления фоторезис7Ора 1. Этот ток создает падение напряжения на фоторезисторе 1, сопротивление которого изменяется про порционально величине светового потока, во имеет отклонение от линейной зависимости.

Схема позволяет управлять током через фоторезистор 1, причем как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Напряжение коррекции формируется дополнительным каналом. ЭтЬт канал включает второй фоторезистор 4 и резистор 5. Фоторезистор 4 облучается тем же световым потоком. Напряжение с фоторезистора 4 масштабируется масштабньш усилителем 3 и должно быть противоположно по знаку приращению напряжению на фоторезисторе 1. Тогда напряжение на фоторезисторе 1, которое формируется за счет действия светового потока, при его отклонении от линейной зависимости изменяется за счет изменения тока таким образом, что но соответствует точкам линейной за 1симости. Фоторезисторы 1 и 4 находятся в одинаковых условиях и облучаются одним и тем же световым потоком. Поэтому при одинаковых номиналах они имеют близкие по величине изменения за счет влияния температуры. При изменении температуры напряжение на фоторезисторе 1 уменьшается. Однако, учитывая действие канала коррекции и то, что его приращения противопо- лож.ны основному каналу, ток через фоторезистор 1 увеличивается и напряжение остается той же величины. Температура компенсации не будет полной, так как

изменения буду т близкими, но не полностью идентичными даже для одинаковых типов фоторезисторов.

Устройство используот источник тока на полевых транзисторах 6 и 7 и практически не имеют ограничений как в устI ройстве с применением операционного усилителя. Хотя стабильность такого источника несколько ниже, он позволяет применять фоторезисторы с любыми номиналами сопротивлений. Резистор 5 нагрузки и фоторезистор 4 образуют управпгаемый делитель напряжения. Напряжение с фоторезистора 4 масштабируется в усилителе 3. Сам источник тока для лучшей стабильности выполнен на двух полевых транзисторах б и 7, которые расположены на одной подложке. Ток источника определяется величиной источника напряжения и сопротивлением резонатора 9. Для того, чтобы управлять током источника 2 в схему введен биполярный транзистор 8. Резистор 9, биполярный транзистор 8 и резистор Ю представляют собой делитель напряжения. Ток источника тока определяется напряжением коррекции..

Изобретение позволяет значительно повысить точность измерения различных параметров материалов. Кроме того, предпагаемое устройство можно использовать не только для линеаризации зависимости напряжения фотодетектора - световой поток, но и для линеаризации зависи1мости напряжение фотодетектора - измеряемый параметр. Фор. мула изобретения 1.Фотодатчик, содержащий последовательно подключенные к напряжения фоторезистор и источник тока, .отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены второй фотор езистор, резистор и масштабный усилитель, а источник тока В1)шолнен управляемым, причем второй фоторезистор последовательно с резистором подключены к источнику напряжения, а их средняя точка связана с входом масштабного усилителя, выход которого связан с входом источника тока. 2.Фотодатчик по п. 1, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что, с цепью повышения термостабильности, источник тока выполнен в виде двух резистгоров, двух

591

полевых и одного биполярного транзистора, коллектор которого вместе с затвором первого и истоком второго попевых транзисторов через резистор связан с шиной источника напряжения, с которой также связан затвор второго полевого транзистора, причем база, биполярного транзистора связана с выходом масштабного усилителя, а его эмиттер через второй резистор связан с общей шиной источн ника напряжения, сток второго попевого

1173.6 ,

транзистора связан с йстокои второго полевого транзистора, сток которого связан с первым фоторезистором.

Источники информапви, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское сВ1Идетепьство СССР N9 447575, кл. (i OIJ 1/42. 1975.

2.1 Авторское свидетельство CCXI1P 10 J 351269, Q OIT 1/44, 1972 (прототип).