Оптоэлектронное устройство длявозведения b степень

11834724 Сфев Советских Соцнвпистических Республик(61) Дополнительное к авт.сеид-ву - (22) Заявлено 15,01,79 (21) 2714568/18-24 с присоединением заявки йо(51)М. Кл 3 6 Об 6 9/00 ГоеудвретвеииыЯ комитет СССР о дмаи изобретеииЯ и открытиЯ(088. 8) Дата опубликования описания 30.05,81(Щ 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 иой характеристики (1).Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является оптоэлектронное устройство, содеркащее два оптрона, включенные ) в смежные плечи моста, источник питания, соединенный с одной ди.- агональю моста, источник сигнала, соединенный с входами оптронов ивычитающий выходной усилитель, вхо ды которого подключены к другой диагонали моста, причем один оптрон выполнен в виде квадратичного,а другой - в виде линейного эле-. мента 2. 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 - расширениекласса воспроизводимых степенныхфункций за счет увеличения степенинелинейности выходной характеристики и упрощение устройства,Поставленная цель достигаетсятем,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 нагрузочнымрезистором, источник питания, выход которого соединен с другим выводом первого фотоприемника, и усилитель,вход которого подключен кобщему выводу первого фотоприемника и соответствующего нагрузочногорезистора, выход усилителя, соединенс другим выводом второго фотоприем-,ника, причем общий вывод второго фо.топриемника и соответствующего на(54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬгрузочного резистора является выходом устройстйа,На чертеже представлена принципи"альная схема устройства.Устройство содержит источник 1излучения, например светОдиод,пер-.вый фотоприемник 2, например, фоторезистор, первый нагрузочный резистор 3, усилитель 4, второй фотоприемник 5, например фотореэистор,второй нагрузочный резистор 6 и источник питания 7. ОВхоДным сигналом устройства является ток в цепи или напряжение наисточнике 1 излучения. Поток излучения, исходящий из источника 1 излучения, попадает одновременно на чувствительные 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 сигналфотоприемника 2 с выхода усилителя4 служит для питания цепи, состоящейиз последовательно соединенных фотоприемников 5 и его нагрузочного резистора б,Принцип действия функциональногопреобразователя заключается к следующемаВыходное напряжение фотоприемни.ка 2, снимаемое с резистора 3, опре- ЗОделяют какИпит Д д -Н 1+ ф,бит напряжение питания фотоприемника 2;" н - сопротивление резистора 3Р,р " сопротивление фотоприемника 2.При соблюдении условия кн с ар, 4 Очто выполняется соответствующим выбором величины сопротивления резистора 3, выражение(1) может бытьпереписано в упрощенном виде"1 ИО =Е (а) 45яит яфТогда выходное напряжение усилителя 4 определяют следующим образомУС МС 1 МС Оит %фЭ где К с- коэФФициент усиления понапряжению усилителя 4.Выходное напряжение О 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 как8 ью Ъс К фйН 2 Ф 2где )на - сопротивление резистора 6в - сопротивление Фотоприемника 5, 65Учитывая условиен сс Йф 2 и выражение (3), моЖем выражение (4) переписать следующим образом или, +где(9) Отсюда видно, что выходное напряжение Оэь, устройства является степенной функцией со степенью (с+Р) интенсивности потока излучения. Если учитывать, что для промышленных Фотореэисторов, как правило, показатели степени о именьше или равны единице, то с( + ь с 2,Это означает, что с помощью устройства, имеющего два фотоприемника можно получить степенные функции до второй степени, т.е.,квадрао:о - =к Е --Н 2 Н 1 Рн 2Вых С К, мС пит Я 4,Известно, что сопротивление фоторезистора зависит от интенсивностивоздействующего потока излученияпо нелинейному закону и эта зависимость аппроксимируется с достаточной точностью степенной функциейр: "ф: ф, (6)ф ф со ФФгде 0 ф - напряжение на фоторезисторе;ток, протекающий через фоторезистор;ф - интенсивность потока излучения;уи с(,"- 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 такф= - .х (7)СфТогда для сопротивлений фотоприемников 2 и 5 на основе выражения"ф.= с (ьгде о и Р - показатели степени степенных функций,аппроксимирующих световые характеристики фотоприемников 2 и 5 соответственно.Подставляя выражение (8) в выражение (5), получимО к е Р ц сс ьбфрьых юс пит н н 2 гф ф834724 формула изобретения 5 10 ИИПИ Заказ 4103/77 Тираж 745 Подписное лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 тичную зависимость. Для полученияболее высоких степеней в составфункционального, преобразователя вклю"чают 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 у, У, - показатели степенной зависимости световых характеристикпоследующих 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 цию) передаточной характеристики измерительных преобразователей на основе фоторезисторов без помощи какого-либо дополнительного функционального преобразователя и уменьше- ЗО 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 резис" тором, 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 экспертизе1. Гранштейн М,С., Кучикян Л.М. фотоэлектрические концентратомеры для автоматического контроля и регулирования. М., Машиностроение 1, 1966, с,82.2, Авторское свидетельство СССР Р 438997, кл. 6 06 6 9/00, 1973 (прототип).