Оптоэлектронное устройство длявозведения b степень

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 1834724

Своз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт.сеид-ву (22) Заявлено 15.01.79 (21) 2714568/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.05,81. Бюллетень Н920 (53)М. КдЗ

G G 9/00

Гоеудвретнеины Я комитет

СССР

«о дмаи изобретен«Я и открыт«Я (53) УДК 681 335.8 (088.8) Дата опубликования описания 30.05,81

P2) Авторы иэобретеиия

М.Мухитдинов, В.M.Ðoæêoâ и Т.A.Þcóïoâ с (73) Заявитель

Ферганский политехнический институт

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, в частности, к аналоговым функциональным преобразователям.

Известен преобразователь интенсивности излучения в электрический сигнал, содержащий источник излучения, два фотоприемника, включенные в плечи мостовой схемы, дифференциальный усилитель, включенный в ее диагональ и регистрирующий узел. Из-за такого включения фотоприемников в данном устройстве не достигается полная температурная стабилизация, но увеличивается линейная часть передаточ- 15 иой характеристики (lj.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является оптоэлектронное устройство, содеркащее два оптрона, включенные )

s смежные плечи моста, источник питания, соединенный с одной ди.- . агональю моста, источник сигнала, соединенный с входами оптронов и вычитающий выходной усилитель, вхо- ды которого подключены к другой диагонали моста, причем один оптрон выполнен в виде квадратичного, а другой - в виде линейного элемента Р7 О

Недостатком известного устройства является то, что выходная характеристика изменяется только по квадратичному закону и в узком интервале, а само устройство имеет относительно сложную конструкцию на двух опт-.. ронах.

Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых степенных функций за счет увеличения степени нелинейности выходной характеристики и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем,что в оптоэлектронном устройстве для возведения в степень,содержащем источник излучения, выводы которого являются входом устройства, первый и второй фотоприемники, каждый из которых последовательно соединен с соответствующим нагрузочным резистором, источник питания, выход которого соединен с другим выводом первого фотоприемника, и усилитель, вход которого подключен к общему выводу первого фотоприемника и соответствующего нагрузочного резистора, выход усилителя, соединен с другим выводом второго фотоприем- ., ника, причем общий вывод второго фо.топриемника и соответствующего на(54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ

В СТЕПЕНЬ

834724 грузочного резистора является выходом устройстйа.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, например светОдиод,пер-. вый фотоприемник 2, например, фоторезистор, первый нагрузочный резистор 3, усилитель 4, второй фотопри емник 5, например фотореэистор,второй нагрузочный резистор 6 и источник питания 7. !О

ВхоДным сигналом ус тройс тва явл яется ток в цепи или напряжение на источнике 1 излучения. Поток излучения, исходящий из источника 1 излучения, попадает одновременно на чув- 15 ствительные слои обоих фотоприемников 2 и 5., Выходной сигнал фотоприемника 2, снимаемый с резистора 3, поступает на вход усилителя 4, обладающего высоким входным сопротивлением. Усиленный по напряжению сигнал фотоприемника 2 с выхода усилителя

4 служит для питания цепи, состоящей из последовательно соединенных фотоприемников 5 и его нагрузочного резистора б.

Принцип действия функционального преобразователя заключается к следующем °

Выходное напряжение фотоприемника 2, снимаемое с резистора 3, опре- ЗО деляют как

RH

E пит д )

Н1+ Ф

rye Епит" напряжение питания фото- 35 приемника 2; сопротивление резистора 3;

Р,р — сопротивление фотоприемника 2.

При соблюдении условия "н„((р„ 4() что выполняется соответствующим выбором величины сопротивления резистора 3, выражение (1) может быть переписано в упрощенном виде

U =Е

RH пят йф„ (з) 45

Тогда выходное напряжение усилителя 4 определяют следующим образом ис пит 1, где К с - коэффициент усиления по напряжению усилителя 4.

Выходное напряжение Оqz усилителя 4 является напряжением питания для последовательной цепи, состоящей из фотоцриемника 5 и резистора 6.

В этом случае, выходное напряжение устройства, снимаемое.с сопротивления нагрузки Ь, определяется как кч 40 бых с R тр

Н2 Ф2 где

Учитывая условие н « ) ф2 и выражение (3), можем выражение (4) переписать следующим образом

"H2 Н1 Н2 (J =U - — =К, E ° —.— (5) цх $c иф С пит

Известно, что сопротивление фоторезистора зависит от интенсивности воздействующего потока излучения по нелинейному закону и эта зависимость аппроксимируется с достаточной точностью степенной Функцией

R « ф» ()ф ф со ф<"

Ф где ф — напряжение на фоторезисторе; ток, протекающий через фоторезистор;

Ф вЂ” интенсивность потока излучения; уи й,"- показатели степенных функций, аппроксимирующих вольтамперную и световую характеристику фоторезистора соот- ветственно;

С - постоянная.

Так как для большинства фотореэисторов, работающих в нормальном режиме, У= 1, то выражение (6) запишется так ф= — -х (7)

СФ

Тогда для сопротивлений фотоприемников 2 и 5 на основе выражения (7) можем записать:

1 и ф1 с„ф а (в)

Ф2 „- с Р где и — показатели степени степенных функций,аппроксимирующих световые характеристики фотоприемников 2 и 5 соответственно. .Подставляя выражение (8) в выражение (5), получим

ЬЫХ УС ПИт Н,1 Н2 или

О =кФ В

Вшх где

Отсюда видно, что выходное напряжение Оэы„ устройства является степенной Функцией со степенью (с +р) интенсивности потока излучения. если учитывать, что для промышленных фотореэисторов, как правило, показатели степени о и меньше или равны единице, то с(+ )ъ (2.

Это означает, что с помощью устройства, имеющего два фотоприемника можно получить степенные функции до второй степени, т.е..квадра834724

Формула изобретения к,ь -+В Зд""бых

) 30

ВНИИПИ Заказ 4103/77 Тираж 745 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4 тичную зависимость. Для получения более высоких степеней в состав функционального, преобразователя включают один или несколько каскадов, состоящих из идентичных цепей, т.е. усилителя, фотоприемника и резистора. В этом случае выходное напряжение является степенной функцией интенсивности потока излучения со степенью где d У,... - показатели степенной зависимости световых характеристик последующих фотоприемников.

Таким образом, можно добиться сравнительно больших значений показателя степени выходной зависимости.

Разработанный функциональный преобразователь использует естественную нелинейность световой харак;теристики (люкс-амперной) фоторезисторов, поэтому применение данного устройства обеспечивает воэможность перестройки (в том числе линеариза- 25 цию) передаточной характеристики измерительных преобразователей на основе фоторезисторов без помощи какого-либо дополнительного функционального преобразователя и уменьше- 3() ние числа используемых элементов по сравнению е известными (например, диодными) устройствами для возведения в степень, что позволит повысить надежность и экономичность прибора, Оптоэлектронное устройство для возведения в степень, содержащее источник излучения, выводы которого являются входом устройства, первый и второй фотоприемники, каждый из которых последовательно соединен с соответствующим нагрузочным резистором, источник питания, выход которого соединен с другим выводом первого фотоприемника, и усилитель, вход которого подключен к общему выводу первого фотоприемника и соответствующего нагрузочного резистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса воспроиз- водимых степенных функций за счет увеличения степени нелинейности выходной характеристики и упрощения устройства, в нем выход усилителя соединен с другим выводом второго фотоприемника, причем общий вывод второго фотоприемника и соответствующего нагрузочного резистора является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гранштейн М,С., Кучикян Л.М. фотоэлектрические концентратомеры для автоматического контроля и регулирования. М., Машиностроение, 1966, с.82.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 438997, кл. G 06 G 9/00, 1973 (прототип).