418739

ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических ест лепикЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 22.03.72 ( 1759267/26-25)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 05.03.74. БюллетеньДата опубликования описания 20.08.7 М, Кл. 6 011 1,00 Государствеииый комитет Совета Мииистров СССР по делам изооретеиий и открытийУДК 535.241.6(088,8 Авторыизобретегп Д, П, Панов, Л. Д. Будрин и В, В. Камыша аявите ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭКСПОНОМЕТР С ЛОГАРИФМ И Ч ЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЕМЭто создает дополнительную погрешность црп измерении больших яркостей, поскольку чувствительность 1 наклон люкс-омической характеристики) фоторезнсторов црц увслцчсццц освещенности уменьшается и снижается напряжение на цем за счет роста напряжения па диоде. В предложенном эксцономстрс указанный недостаток устра нсн без существенного усложцсния схемы ц конструкции эксц 01 ометра.Принцип действия экспонометра заключастся в последовательном преобразовании: освещенность - ток - напряжение, пропорциональное логарифму тока.Схема экспонометра приведена ца чертеже: 1 - фоторезистор, 2 - транзистор, 3 - кремниевый диод, 4 - источник питания, 5 - добавочный резистор, б - шунтирующий резистор,Предположим, что люкс-омическая характеристика фоторсзистора 1 лцнейца в логарцфмическом масштабе во всем диапазоне освсщенностей, и пренебрежем влиянием добавочного ц шунтцрующсго резисторов.Тогда можно написать следующие соотношения: Здесь (1;, - падение напряжениядс база - эмиттерра 2 а псрехо транзцсто Изобретение может быть использовано вфотоэкспоцометрах или других устройствах,предназначенных для измерения освещенностиразличных объектов. Применение изобретениянаиболее эффективно в тех случаях, когда 5диапазон измеряемых уровней освещенностиособенно велик.Известны экспонометры различных типов,отличающиеся один от другого по принципудействия и конструкции. Общим для них является то, что у существующих фотоприемников (вентильных элементов, фоторезисторов)зависимость тока и сопротивления от освещенности приблизительно лицейна, поэтомувыходной сигнал фотоприемника изменяется в 15тысячи и десятки тысяч раз при изменении освещенности в 104 - 10 раз. Отсчет экспонометра должен быть пропорционален логарифмуосвещенности, следовательно, между фотоприемником и отсчетным устройством экспонометра необходимо устанавливать логарифмирующий преобразователь,Известны экспонометры, содержащие в качестве логарифмирующего преобразователя 25 диод, включенный последовательно с фоторезистором и батареей. Однако такой способ включения диода не обеспечивает точного измерения в широком интервале освещенности, так как при изменении напряжения ца диоде 30 изменяется напряжение на фоторезисторе,1 ь (ф - Л1 ИЕ10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 а - коэффициент усиления транзистора 2 в схеме с общей базой;, - ток коллектора транзистора 2;/о - напряжение ца базе транзистора 2;у - крутизна наклона люкс-омической характеристики фоторезистора 1;Л - постоянная, определяемая солротивлецием фоторезистора 1 принекоторой фиксированной освещенности,Таким образом, чтобы величина тока г,проч екающего через диод, была,пропорциональна освещенности в логарифмическом масштабе, необходимо, чтобы величина 1 д(Уо -(4 )а оставалась постояйной при изменении тока через транзистор 2.Изменение этой величины обусловлено зависимостью Уо и а от тока транзистора 2 ибудет тем меньше, чем больше Уо по сравцению с У, с и чем больше коэффициент усиления,по току транзистора 2 в схеме с общимэмиттером. При этом, как видно из формулы,происходит частичная компецсация изменения/эи а, поскольку у большинства транзисторов с увеличением тока возрастает как падение напряжения на переходе база - эмиттер,так и коэффициент усиления по току.В приведенных соотношениях не было учтено влияние на точность преобразования величины обратного тока коллектора, Наличиеэтого тока снижает точность и ограничиваетдиапазон преобразования в сторону малыхтоков коллектора, т. е, в сторону уменьшенияосвещенности. Дополнительные погрешности могут возникнуть из-за зависимостиот величины напряжения питания (припостоянном токе базы). Поэтому для нормальной работы описанного устройства транзистор 2 должен иметь большой коэффициент усиления по току, малый обратный токколлектора и большое выходное сопротивление. Эти гребования удовлетворяются при использовании кремниевых транзисторов.Таким образом, через диод 3 протекает ток,логарифм которого пропорционален логарифму освещенности фоторезистора 1. Для получения напряжения, пропорционального логарифму тока, используется характеристикакремниевого диода, которая может быть представлеца в,виде:У= К 1 д+ од (2) причем величины УдК и диапазон изменения токав котором,сохраняется приведенная зависимость, у разных типов диодов различны, однако зависимость сохраняется у большинства из них в щироком диапазоне изменения тока.Учитывая выражения (1) и (2), можно записать напряжение на диоде 3 в функции освещенности и параметров фоторезистора 1, трацзистора 2 и самого диода 3: У, =К(1 цЕФ+К 1 д(У, - У, )а - А)+У.Реальные фоторезисторы немеют нелинейные характеристики, причем крутизна у в области больших освещенностей падает, а в области малых освещенностей растет.При такой характеристике фоторезистора зависимость тока транзистора от освещенности также нелинейна и, следовательно, выражение (3) будет вьпполцяться приближенно, с большими ошибками в области малых и больших освещенностей,Коррекция целицейностей достигается вве. децием в схему дополнительных резисторов 5 и 6. Резистором 6, шунтирующим фоторезистор 1, создается добавочный ток, доля которого в суммарном токе возрастает с уменьшением последнего (т. е,:с уменьшением освещенности). В результате увеличивается выходное напряжение схемы в области, малых токов и компенсируется увеличение крутизны люкс-омической характеристики фоторезисто. ра 1 в области малых освещенностей, Резистором 5 создается небольшое добавочное напряжение, пропорциональное току, которое компенсирует уменьшение крутизны люксомической характеристики в области больших освещенностей. Предмет изобретения фотоэлектрический экспонометр с логарифмическим преобразователем, содержащий источник питания, фоторезистор и, по крайней мере, один логарифмирующий диод, о т л ич а ю щ и й,с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемой освещенности, логарифмирующий диод выключен в коллекторную цепь, а фоторезистор - в эмиттерную цепь транзистора, база которого подключена к источнику постоянного напряжения.Заказ 1771/12 Изд. Ма 551 Тираж 760 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2