Вимірювач вологості

Реферат: Вимірювач вологості містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори. Додатково в нього введено третій і четвертий резистори, перший і другий біполярні транзистори, обмежувальний конденсатор, вологочутливий конденсатор та конденсатор фазозсувного кола. При цьому перший полюс джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора, першим виводом четвертого резистора та з колектором другого біполярного транзистора. Другий вивід четвертого резистора з'єднаний з першим виводом конденсатора фазозсувного кола, з базою другого біполярного транзистора, емітер якого з'єднано з другим виводом конденсатора фазозсувного кола, з першим виводом вологочутливого конденсатора, з першим виводом першого резистора та з першим затвором польового транзистора, який утворює першу вихідну клему. Другий затвор польового транзистора з'єднано зі стоком, з другим виводом третього резистора, з другим виводом вологочутливого конденсатора, з другим виводом обмежувального конденсатора та з другим виводом джерела постійної напруги, які під'єднані до заземлення. Другий вивід першого резистора з'єднано з другим виводом другого резистора та з колектором першого біполярного транзистора, емітер якого з'єднаний з витоком польового транзистора. Перший вивід другого резистора з'єднано з першим виводом третього резистора та з базою першого біполярного транзистора. UA 120573 U (12) UA 120573 U UA 120573 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі 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 до запропонованої корисної моделі є інтегральний вимірювач вологості [див. Бутурлин А.Н., Крутоверцев С.Α., 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 диференційними каскадом. Стоки обох польових транзисторів з'єднані з першим та другим диференційними каскадами, паралельно яким ввімкнені два резистори. Недоліком такого пристрою є недостатня точність вимірювання через невисоку 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 вимірювача вологості, в якому за рахунок введення нових елементів 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 вимірювачі вологості, який містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори, згідно з корисною моделлю, введено третій і четвертий резистори, перший і другий біполярні транзистори, обмежувальний конденсатор, вологочутливий конденсатор та конденсатор фазозсувного кола, причому перший полюс джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора, першим виводом четвертого резистора та з колектором другого біполярного транзистора, другий вивід четвертого резистора з'єднаний з першим виводом конденсатора фазозсувного кола, з базою другого біполярного транзистора, емітер якого з'єднано з другим виводом конденсатора фазозсувного кола, з першим виводом вологочутливого конденсатора, з першим виводом першого резистора та з першим затвором польового транзистора, який утворює першу вихідну клему, другий затвор польового транзистора з'єднано зі стоком, з другим виводом третього резистора, з другим виводом вологочутливого конденсатора, з другим виводом обмежувального конденсатора та з другим виводом джерела постійної напруги, які під'єднані до заземлення, другий вивід першого резистора з'єднано з другим виводом другого резистора та з колектором першого біполярного транзистора, емітер якого з'єднаний з витоком польового транзистора, перший вивід другого резистора з'єднано з першим виводом третього резистора та з базою першого біполярного транзистора. На кресленні наведено схему вимірювача вологості. Пристрій складається з першого біполярного транзистора 1 та польового транзистора 2, емітер та витік яких між собою з'єднані, причому перший полюс джерела постійної напруги 11 з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора 10, першим виводом четвертого резистора 9 та з колектором другого біполярного транзистора 8, другий вивід четвертого резистора 9 з'єднаний з першим виводом конденсатора фазозсувного кола 7, з базою другого біполярного транзистора 8, емітер якого з'єднано з другим виводом конденсатора фазозсувного кола 7, з першим виводом вологочутливого конденсатора 6, з першим виводом першого резистора 3 та з першим затвором 12 польового транзистора 2, який утворює першу вихідну клему, другий затвор 13 польового транзистора 2 з'єднано зі стоком, з другим виводом третього резистора 5, з другим виводом вологочутливого конденсатора 6, з другим виводом обмежувального конденсатора 10 та з другим виводом джерела постійної напруги 11, які під'єднані до заземлення, другий вивід першого резистора 3 з'єднано з другим виводом другого резистора 4 та з колектором першого біполярного транзистора 1, емітер якого з'єднаний з витоком польового транзистора 2, перший 1 UA 120573 U 5 10 15 вивід другого резистора 4 з'єднано з першим виводом третього резистора 5 та з базою першого біполярного транзистора 1. Вимірювач вологості працює таким чином. В початковий момент часу волога не діє на вологочутливий конденсатор 6. Підвищення напруги джерела постійної напруги 11 до величини, коли на електродах колектора першого біполярного транзистора 1 та стоку польового транзистора 2 виникає від'ємний опір, приводить до виникнення електричних коливань в контурі, який утворений паралельним включенням повного опору з ємнісною складовою на електродах колектора першого біполярного транзистора 1 і стоку польового транзистора 2 та повного опору з індуктивним характером, який утворений зсувом фази електричного кола конденсатора фазозсувного кола 7 і четвертого резистора 9, що існує на електродах емітер - колектор другого біполярного транзистора 8. Перший резистор 3, другий резистор 4 та третій резистор 5 утворюють дільники напруги, які здійснюють електричне живлення першого біполярного транзистора 1 та польового транзистора 2, а обмежувальний конденсатор 10 запобігає проходженню змінного струму через джерело постійної напруги 11. При наступній дії вологи на вологочутливий конденсатор 6 змінюється ємнісна складова повного опору на електродах колектор першого біполярного транзистора 1 та стік польового транзистора 2, що викликає ефективну зміну частоти коливального контуру. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Вимірювач вологості, що містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори, який відрізняється тим, що в нього введено третій і четвертий резистори, перший і другий біполярні транзистори, обмежувальний конденсатор, вологочутливий конденсатор та конденсатор фазозсувного кола, причому перший полюс джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора, першим виводом четвертого резистора та з колектором другого біполярного транзистора, другий вивід четвертого резистора з'єднаний з першим виводом конденсатора фазозсувного кола, з базою другого біполярного транзистора, емітер якого з'єднано з другим виводом конденсатора фазозсувного кола, з першим виводом вологочутливого конденсатора, з першим виводом першого резистора та з першим затвором польового транзистора, який утворює першу вихідну клему, другий затвор польового транзистора з'єднано зі стоком, з другим виводом третього резистора, з другим виводом вологочутливого конденсатора, з другим виводом обмежувального конденсатора та з другим виводом джерела постійної напруги, які під'єднані до заземлення, другий вивід першого резистора з'єднано з другим виводом другого резистора та з колектором першого біполярного транзистора, емітер якого з'єднаний з витоком польового транзистора, перший вивід другого резистора з'єднано з першим виводом третього резистора та з базою першого біполярного транзистора Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2