Пристрій для вимірювання вологості

Реферат: Пристрій для вимірювання вологості, містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори. Введено два біполярні транзистори, два резистори, один з яких вологочутливий, два конденсатори, один з яких обмежувальний. UA 120121 U (12) UA 120121 U UA 120121 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області контрольно-вимірювальної техніки і може бути використана для безупинного контролю вологості в різноманітних пристроях автоматичного керування технологічними процесами. Відомий пристрій для вимірювання вологості, який містить спеціальну плівку. На цю плівку з двох сторін напилюють електроди із золота. Таким чином плівка є діелектриком плоского конденсатора. При дії вологи на плівку змінюється ємність конденсатора. Зміна ємності конденсатора перетворюється в зміну напруги, яка за допомогою випрямляючого пристрою випрямляється і потім підсилюється до 15 В [див. Г. Виглеб. Датчики. - М.: Мир, 1989. С. 113125]. Недоліком пристрою є нелінійність і низька швидкість спрацювання, що значно ускладнює вимірювання величини відносної вологості. Найбільш близьким технічним рішенням до запропонованої корисної моделі є інтегральний вимірювач вологості [див. Бутурлин А.Н., Крутоверцев С.А., Чистяков Ю.Д. Микроэлектронные датчики влажности. Зарубежная электронная техника. - № 9, 1984. - С. 42-43]. Пристрій містить два польових транзистори, витоки яких з'єднані між собою, на затворі одного з яких створено гребінчасту структуру вологочутливого матеріалу, джерело постійної напруги, два резистори та три диференційні каскади. Затвор транзистора з вологочутливою структурою з'єднаний з джерелом постійної напруги, затвор другого польового транзистора з'єднано з третім диференційним каскадом. Стоки обох польових транзисторів з'єднані з першим та другим диференційними каскадами, паралельно яким ввімкнені два резистори. Недоліком такого пристрою є недостатня чутливість, особливо в області низьких значень відносної вологості, що пояснюється незначними змінами струму каналу першого польового транзистора, зумовленими малими значеннями відносної вологості. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для вимірювання вологості, в якому за рахунок введення нових блоків і зв'язків між ними досягається можливість перетворення відносної вологості в частоту, що підвищує чутливість та точність вимірювання відносної вологості. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для вимірювання вологості, який містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори, введено два біполярні транзистори, два резистори, один з яких вологочутливий, два конденсатори, один з яких обмежувальний, причому перший полюс джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора, з колектором першого біполярного транзистора та з першим виводом першого резистора, другий вивід першого резистора з'єднаний з базою першого біполярного транзистора та з другим виводом другого конденсатора, емітер першого біполярного транзистора з'єднаний з першим виводом другого резистора, першим виводом другого конденсатора, та стоком польового транзистора, який з'єднано із першим затвором польового транзистора, другий затвор якого з'єднано з колектором другого біполярного транзистора, який з'єднано з другим виводом вологочутливого резистора, з другим виводом обмежувального конденсатора та з другим виводом джерела постійної напруги, які під'єднані до заземлення, другий вивід другого резистора з'єднано з першим виводом вологочутливого резистора та з першим виводом третього резистора, другий вивід якого під'єднаний до з'єднаних між собою витоку польового транзистора та емітера біполярного транзистора. На кресленні наведено схему пристрою для вимірювання вологості. Пристрій складається з польового транзистора 1, другого біполярного транзистора 2, витік та емітер яких між собою з'єднані, причому перший полюс джерела постійної напруги 10 з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора 6, першим виводом першого резистора 8 та колектором першого біполярного транзистора 7, база якого з'єднана з другим виводом першого резистора 8 та другим виводом другого конденсатора 9, емітер першого біполярного транзистора 7 з'єднаний з першим виводом другого резистора 4, першим виводом другого конденсатора 9 та стоком польового транзистора 1, який з'єднано із першим затвором 11 польового транзистора, другий затвор 12 якого з'єднано з колектором другого біполярного транзистора 2, який з'єднано з другим виводом вологочутливого резистора 5, з другим виводом обмежувального конденсатора 6 та з другим виводом джерела постійної напруги 10, які під'єднані до заземлення, другий вивід другого резистора 4 з'єднано з першим виводом вологочутливого резистора 5 та з першим виводом третього резистора 3, другий вивід якого під'єднаний до з'єднаних між собою витоку польового транзистора 1 та емітера другого біполярного транзистора 2. Пристрій для вимірювання вологості працює таким чином. В початковий момент часу волога не діє на вологочутливий резистор 5. Підвищенням напруги джерела постійної напруги 10 до величини, коли на електродах стік польового транзистора 1 та колектор другого біполярного транзистора 2 виникає від'ємний опір, який 1 UA 120121 U 5 10 приводить до виникнення електричних коливань в контурі, який утворений паралельним включенням повного опору з ємнісною складовою на електродах стік польового транзистора 1 і колектор другого біполярного транзистора 2 та повним опором з індуктивним характером на електродах емітер-колектор першого транзистора 7, величина якого визначається першим резистором 8 та другим конденсатором 9. Другий резистор 4, третій резистор 3 та вологочутливий резистор 5 утворюють дільники напруги, причому електричне живлення польового транзистора 1 та другого біполярного транзистора 2 залежить від величини зміни опору вологочутливого резистора 5 зі зміною вологості навколишнього середовища, а обмежувальний конденсатор 6 запобігає проходженню змінного струму через джерело постійної напруги 10. При наступній дії вологи на вологочутливий резистор 5 змінюється ємнісна складова повного опору на електродах стік польового транзистора 1 та колектор першого біполярного транзистора 2, що викликає ефективну зміну частоти коливального контуру. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Пристрій для вимірювання вологості, який містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори, який відрізняється тим, що в нього введено два біполярні транзистори, два резистори, один з яких вологочутливий, два конденсатори, один з яких обмежувальний, причому перший полюс джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора, з колектором першого біполярного транзистора та з першим виводом першого резистора, другий вивід першого резистора з'єднаний з базою першого біполярного транзистора та з другим виводом другого конденсатора, емітер першого біполярного транзистора з'єднаний з першим виводом другого резистора, першим виводом другого конденсатора та стоком польового транзистора, який з'єднано із першим затвором польового транзистора, другий затвор якого з'єднано з колектором другого біполярного транзистора, який з'єднано з другим виводом вологочутливого резистора, з другим виводом обмежувального конденсатора та з другим виводом джерела постійної напруги, які під'єднані до заземлення, другий вивід другого резистора з'єднано з першим виводом вологочутливого резистора та з першим виводом третього резистора, другий вивід якого під'єднаний до з'єднаних між собою витоку польового транзистора та емітера біполярного транзистора. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2