NL8900225A - Bereikselectieschakelaar voor een elektronische schakeling voor het meten van kleine stromen. - Google Patents

Description

NL 35.693-dV/pa

Bereikselectieschakelaar voor een elektronische schakeling " voor het meten van kleine stromen

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op schakelaars en meer in het bijzonder op een schakelaar, die wordt toegepast als béreikselectieschakelaar in een instrument van het ionisatiekamer-type voor het meten 5 van radio-activiteit.

Ionisatiekamer-instrumenten zijn algemeen bekende voor het detecteren en meten van bèta-, gamma- en röntgenstraling. Voorbeelden van dergelijke instrumenten zijn een model RO-2 Ion Chamber Instrument, verkocht door Eberline 10 Instrument Corporation te Santé Fe, New Mexico en een model RSO-50 Ion Chamber Survey Meter, verkocht door de verkrijger van de onderhavige uitvinding.

Bij deze bekende instrumenten levert een ionisatie-kamer, die in de stroommodus werkt, een zeer kleine 15 gelijkstroom aan de ingang van een operationele versterker met zeer hoge versterking, welke is uitgevoerd als een stroom-spanningsomzetter, waarbij de stroomversterking van de operationele versterker wordt bepaald door een deel van de versterkeruitgangsstroom, welke naar de ingang wordt 20 teruggekoppeld. De uitgang van de versterker stuurt een meter, welke de hoeveelheid straling per tijdseenheid, welke de ionisatiekamer treft, weergeeft. De ionisatiekamer, de versterker en de meter vormen de basisonderdelen van een algemeen bekende stralingsmeetschakeling.

25 Voor het wijzigen van het werkbereik van de meet- schakeling, wordt de stroomversterking van de operationele versterker verandert. Deze versterkingsverandering wordt verkregen met behulp van een weerstandsnetwerk met bereik-selectieschakelaars, waarbij de terugkoppelstroom van de 30 versterkeruitgang via het weerstandsnetwerk naar de versterkeringang wordt teruggevoerd. Door het openen en sluiten van de bereikselectieschakelaars kan de gebruiker de weerstand van het netwerk variëren en aldus de stroomverster-kingsfactor van de versterker, teneinde de meetschakeling op 35 een gewenst werkbereik in te stellen.

Vanwege de zeer hoge stroomversterking van de versterker en de zeer kleine stroom van de ionisatiekamer, 8900225.1 f -2 - die wordt gemeten, moeten de bereikselectieschakelaars, wanneer zij in een "uit" of niet-geleidende toestand zijn, een zeer hoge "uit"-weerstand hebben, gewoonlijk in de orde 15 van 1 X 10 ohm of meer, om een foutenveroorzakende 5 lekstroomterugkoppeling naar de ingang van de operationele versterker te minimaliseren. Conventionele mechanische schakelaars, kunnen, hoewel zij in staat zijn de vereiste hoge "uit"-weerstand te verschaffen, vuil worden, waardoor ongewenste ruis- of lekstromen in de meetschakeling worden 10 geïnjecteerd. In plaats van conventionele mechanische schakelaars zijn hermetische gesloten magnetische reed-schakelaars met succes toegepast als bereikselectieschakelaars in beide bovengenoemde bekende ionisatiekamer-instrumenten. Voor het bedienen van de magnetische reed-15 schakelaars, wordt een mechanische verbinding gebruikt voor het naar de schakelaars toe en er vanaf verplaatsen van magneten. Hoewel dergelijke mechanisch bediende, magnetische reed-schakelaars met succes zijn gebruikt als bereikselectieschakelaars in ionisatiekamer-instrumenten, zijn zij vanwege 20 hun mechanische aard kostbaar en gevoelig voor storingen. Voorts kunnen storende magnetische velden een onbewuste bediening van de schakelaars veroorzaken, waardoor meetfouten ontstaan.

Hoewel het voor een deskundige passend lijkt de 25 bovengenoemde magnetische reed-schakelaar te vervangen door een halfgeleiderschakelaar, zoals een transistor, hebben de huidige transistoren in een "uit"- of niet-geleidende toestand van zichzelf geen voldoende hoge "uit"-weerstand 13 (gewoonlijk op zijn best slechts 1 X 10 ohm) om de 30 lekterugkoppelstroom tot het vereiste minimumniveau te beperken.

De uitvinding beoogt een bereikselectieschakelaar van de bovengenoemde soort te verschaffen, waarbij de genoemde bezwaren zijn ondervangen.

35 Volgens de uitvinding wordt een schakelaar met zeer hoge "uit"-weerstand verschaft, welke schakelaar wordt toegepast als bereikselectieschakelaar in een elektronische schakeling voor het meten van kleine stromen, zoals de stromen, die worden opgewekt door een ionisatiekamer voor SS00 225.

-3 - het meten van radio-activiteit.

De schakeling omvat een versterker met hoge versterking, waarbij de versterking van de versterker en derhalve het werkbereik van de meetschakeling wordt bepaald 5 door een deel van het versterkeruitgangssignaal, dat via de bereikselectieschakelaar wordt teruggekoppeld naar de versterkeringang. De versterkeringang ontvangt de kleine te meten stroom, waarbij de uitgang van de versterker een indicator stuurt, zoals een meetinstrument of dergelijke.

10 De elektronische bereikselectieschakelaar wordt gevormd door eerste en tweede schakelaars, die met elkaar in serie zijn geschakeld. De eerste schakelaar omvat een eerste paar elektroden, welke als schakelaarpolen functioneren, waarbij één van de elektroden van het eerste paar is 15 verbonden met de versterkeringang. De tweede schakelaar omvat een tweede paar elektroden, welke als schakelaarpolen functioneren, waarbij één van de elektroden van het tweede paar is verbonden met de versterkeruitgang. De andere elektrode van het eerste paar is verbonden met de andere 20 elektrode van het tweede paar, waardoor een verbindingspunt tussen de twee in serie geschakelde schakelaars is verkregen.

Volgens de uitvinding zijn middelen aangebracht voor het verbinden van het verbindingspunt tussen de twee schakelaars met het elektrisch neutrale punt van de meet-25 schakeling uitsluitend, wanneer beide schakelaars in een niet-geleidende "uit“-toestand zijn. Deze verbindingsmiddelen voor het verbinden van het verbindingspunt en het neutrale punt kunnen een derde schakelaar zijn of een weerstand met een weerstandswaarde, die aanmerkelijk kleiner is dan de 30 weerstandswaarde van de eerste en tweede schakelaar in de niet-geleidende "uit"-toestand daarvan, zodat de weerstand praktisch het verbindingspunt aardt ten opzichte van het elektrisch neutrale punt van de meetschakeling.

Een dergelijke samenstelling van onderdelen 35 verschaft een schakelaar met zeer hoge weerstandswaarde, die de fouten veroorzakende lekstroomterugkoppeling van de versterkeruitgang naar de ingang via een open of "uit"-geschakelde bereikselectieschakelaar minimaliseert.

Bij voorkeur worden de eerste en tweede schakelaar 8900225.' * -4 - gevormd door in serie geschakelde bipolaire transistoren, die functioneren als fototransistorschakelaars, waarbij het verbindingspunt tussen de transistoren is verbonden met het elektrisch neutrale punt van de meetschakeling door een 5 weerstand. De transistoren worden geschakeld door licht van een licht-emitterende diode. De hoofdgeleiderschakelaars kunnen ook worden vervormd door transistoren van het MOSFET-type, die worden geschakeld door een geschikt poort-signaal.

10 De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin enkele uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven.

Fig. 1 is een schema van de basisonderdelen van een bekende schakeling voor het meten van kleine stromen; 15 Fig. 2 is een schema van de eerste voorkeurs uitvoering van een bereikselectieschakelaar met hoge weerstandswaarde volgens de onderhavige uitvinding, welke schakelaar kan worden opgenomen in de meetschakeling uit fig. ï; 20 Fig. 3 is een schema van een tweede uitvoering van een bereikselectieschakelaar met hoge weerstandswaarde volgens de uitvinding, welke kan zijn opgenomen in de meetschakeling volgens fig. 1 en;

Fig. 4 is een schema van een derde uitvoering van 25 een bereikselectieschakelaar met hoge weerstandswaarde volgens de uitvinding, welke een gewijzigde versie is van de schakelaar volgens fig. 2.

In fig. 1 zijn de basisonderdelen weergegeven van een ionisatiekamer-instrument voor het detecteren en meten 30 van radio-activiteit, zoals bèta-, gamma- en röntgenstraling. Het instrument is voorzien van een met lucht gevulde ionisatiekamer 10, die wordt gevormd door een buitenelektrode 11, welke als kathode functioneert, en een binnenelektrode 12, welke als anode functioneert. De buitenelektrode 11 is 35 gevormd uit metaal en is komvormig, terwijl de binnenelektrode 12 in de vorm van een metalen staaf binnen de komvormige buitenelektrode op de afgeheelde wijze is gecentreerd. De elektroden 11, 12 zijn elektrisch van elkaar gescheiden door passende isolatiemiddelen, zodat zij op ver- 89 00 225 · -5 - schillende elektrische potentialen ten opzichte van elkaar kunnen worden gehouden. De potentiaal over de elektroden 11, 12 wordt geleverd door een batterij 14 van bijvoorbeeld het lithium-type. Gewoonlijk bedraagt de batterijspanning 5 ongeveer 30 volt. Een negatieve pool 15 van de batterij 14 is aangesloten op de buitenelektrode 11, terwijl een positieve pool 16 van de batterij via een leiding 17 is aangesloten op het elektrisch neutrale of aardpunt van een meetschakeling, die hierna wordt besproken. Opgemerkt wordt, 10 dat de term "aarde" hier wordt gebruikt als verwijzing naar het spanningsreferentiepunt in de meetschakeling, dat wil zeggen het neutrale punt. Zoals algemeen bekend is, zijn ionisatiekamer-instrumenten vaak draagbaar, zodat het spanningsreferentiepunt of neutrale punt of aarde van de 15 meetschakeling niet letterlijk met de aarde is verbonden.

Straling welke de ionisatiekamer 10 treft zal, wanneer deze wordt gevoed door de bijbehorende batterij 14, het opwekken van ionenparen tot gevolg hebben in de ringvormige ruimte tussen de ionisatiekamer-elektroden 11, 20 12, waarbij de positieve en negatieve ionen zullen bewegen naar en worden verzameld door de passende elektroden 11, 12. Een zeer kleine gelijkstroom in de orde van enkele honderden -15 fA ( 1 X 10 A) wordt aldus opgewekt. Een tijdmeting van de hoeveelheid van deze stroom is een aanduiding van de 25 hoeveelheid straling, die de ionisatiekamer 10 treft als functie van de tijd. De meting van de in de ionisatiekamer opgewekte stroom wordt uitgevoerd door een versterker met zeer hoge versterking bij voorkeur in de vorm van een operationele versterker 20 van het geïntegreerde type en 30 door een conventioneel meetinstrument of meter 30 van het D'Arsonval-bewegingstype, die wordt gestuurd door de operationele versterker 20.

Meer in het bijzonder omvat de operationele versterker 20 een inverterende ingang 21, die is verbonden 35 met de binnenelektrode 12 van de ionisatiekamer 10 door een stroommeet-ingangsleiding 22. Een niet-inverterende ingang 23 is via een referentieleiding 24 aangesloten op het neutrale punt van de meetschakeling. Een uitgang 25 van de operationele versterker 20 is verbonden met een ingang 31 89 00225.

s -6 - van de meter 30 via een uitgangsleiding 26. De meter 30 is als referentie aangesloten op het neutrale punt van de meetschakeling door een meterreferentieleiding 32. De operationele versterker 20 werkt als een stroom-spannings-5 omzetter, waarbij de zeer kleine gelijkstroom, die door de ionisatiekamer 10 wordt geleverd aan de inverterende ingang 21 van de versterker 20 sterk wordt versterkt, zodat een evenredige spanning op de uitgangsleiding 26 voor het sturen van de meter 30 wordt geleverd, waarbij de meter de grootte 10 van de ingangsstroom op de leiding 22 visueel weergeeft en aldus de hoeveelheid straling die de ionisatiekamer treft.

Voor het veranderen van het werkbereik van het in fig. 1 afgebeelde instrument, is het bekend een weerstands-netwerk voor het bepalen van het bereik aan te brengen tussen 15 de inverterende ingang 21 van de operationele versterker 20 en zijn uitgang 25, waarbij een deel van het signaal van de versterkeruitgang 25 wordt teruggekoppeld naar de inverterende ingang 21. Eén uiteinde van het bereik-bepalende weerstandsnetwerk 40 wordt verbonden met de uitgangsleiding 20 26 via een versterkeruitgang-terugkoppelleiding 41, terwijl het andere uiteinde van het weerstandsnetwerk 40 wordt aangesloten op de stroommeet-ingangsleiding 22 via een versterkeringang-terugkoppelleiding 42. De weerstandswaarde van het weerstandsnetwerk 40 zal de stroomversterking van de 25 operationele versterker 20 bepalen en aldus het werkbereik van het ionisatiekamer-instrument. Voor het meten van zeer lage stralingsniveaus zal het netwerk 40 zodanig worden ingesteld, dat de operationele versterker 20 zijn hoogste stroomversterking heeft. Voor het meten van opeenvolgende 30 hogere stralingsniveaus zal het netwerk 40 voor opeenvolgende lagere waarden van de stroomversterking worden ingesteld, zodat de meter 30 over verschillende werkbereiken kan functioneren.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op 35 unieke bereikselectieschakelaars voor toepassing in het weerstandsnetwerk 40, zoals hierna zal worden besproken. In fig. 2 is een eerste voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding weergegeven. Het het bereik bepalende weerstandsnetwerk 40 ontvangt volgens de tekening van de versterker- 69 00 225 .

-7 - uitgang-terugkoppelleiding 41 een stroomterugkoppelsignaal, dat door het netwerk 40 zal worden gewijzigd en vervolgens worden geleverd aan de versterkeringang-terugkoppelleiding 42, zoals aan de hand van fig. 1 werd opgemerkt. Het netwerk 5 40 uit fig. 2 is voorzien van een eerste bereikselectie-schakelaar 44 en een identieke bereikselectieschakelaar 46. Elke schakelaar 44, 46 heeft een geleidende "aan"-toestand en een niet-geleidende "uit"-toestand, zoals hierna zal blijken, waarbij de schakelaars 44, 46 werken als éénpolige 10 schakelaars. De eerste bereikselectieschakelaar 44 is rechtstreeks in serie geschakeld tussen de terugkoppel-leidingen 41, 42. Een eerste bereik-bepalende weerstand 90 is eveneens direct tussende terugkoppelleidingen 41, 42 geschakeld via leidingen 91, 92. Een tweede bereik-bepalende 15 weerstand 95 is met één van zijn aansluitingen op de leiding 92 aangesloten en met de andere aansluiting via de tweede bereikselectieschakelaar 46 aangesloten op de leiding 91. Op hierna te beschrijven wijze wordt de eerste bereikselectieschakelaar 44 aan en uit geschakeld door een sohakelsignaal 20 A, terwijl een schakelsignaal B de tweede bereikselectieschakelaar 46 tussen de geleidende en niet-geleidende toestanden schakelt.

Het zal duidelijk zijn, dat het netwerk 40 uit fig. 2 drie weerstandstoestanden kan verschaffen, die de 25 stroomversterking van de versterker 20 kunnen beïnvloeden.

Op overeenkomstige wijzen verschaffen de uitvoeringen volgens de fig. 3 en 4 drie weerstandstoestanden. Wanneer de eerste bereikselectieschakelaar 44 in een geleidende of "aan"-toestand verkeert, is de uitgang 25 van de versterker 30 20 rechtstreeks aangesloten op zijn ingang 21. In deze toestand is de weerstand van het netwerk 40 geëlimineerd, zodat het instrument kan worden gecalibreerd, dat wil zeggen de meter 30 (zie fig. 1) kan op nul worden gesteld. Dit kan worden beschouwd als een eerste werkmodus van het netwerk 40. 35 Een tweede werkmodus van het netwerk 40 wordt verkregen, wanneer de eerste selectieschakelaar 44 in de niet-geleidende of "uit"-toestand verkeert en de tweede selectieschakelaar 46 eveneens uit is. Onder deze omstandigheden bevindt alleen de eerste bereik-bepalende 8900225.

t -8 - weerstand 90 zich in serie tussen de uitgang en de ingang van de versterker 20. Derhalve bepaalt de weerstandswaarde van de weerstand 90 de stroomversterking van de versterker 20 en derhalve het werkbereik van het ionisatiekamer-5 instrument. Voor het veranderen van het werkbereik van het instrument, wordt de tweede bereikselectieschakelaar 46 gesloten, dat wil zeggen deze wordt in de volledig geleidende "aan"-toestand geschakeld door het schakelsignaal B, waarbij de tweede bereik-bepalende weerstand 95 nu parallel is 10 geschakeld aan de eerste bereik-bepalende weerstand 90, waardoor de effectieve parallelweerstandswaarde van de twee weerstanden 90, 95 de stroomversterking van de versterker 20 bepaalt'. Het netwerk 40 verschaft derhalve een ionisatie-kamer-instrument met twee werkbereiken en een calibratiemodus 15 voor het op nul instellen van de meter 30.

Teneinde een nauwkeurige werking van het tot dusverre beschreven instrument te verschaffen, moeten de selectieschakelaars 44, 46 een lage weerstandswaarde hebben wanneer zij zich in de aan- of geleiden toestand bevinden en 20 van meer belang, een zeer hoge weerstandswaarde wanneer zij zich in de niet-geleidende of uit-toestand bevinden, welke 15 hoge weerstandswaarde in de orde van 1 X 10 ohm ligt. Dit is noodzakelijk om lekstromen van zelfs een zeer lage waarde via de schakelaars 44, 46, wanneer zij in de uit-toestand 25 verkeren, te voorkomen, aangezien dergelijke lekstromen aanmerkelijke meetfouten kunnen veroorzaken. Dit is het gevolg van de zeer hoge stroomversterking, die de versterker 20 moet hebben vanwege de zeer kleine stromen, die door de ionisatiekamer 10 worden geleverd. Volgens de onderhavige 30 uitvinding voldoen de bereikselectieschakelaars 44, 46 aan de bovengenoemde schakeleisen.

Volgens fig. 2 is de eerste selectieschakelaar 44 voorzien van een eerste schakelorgaan in de vorm van een eerste bipolaire transistor 50, die als fototransistor-35 schakelaar werkt. De transistor 50 heeft een emitterelektrode 51, een collectorelektrode 52 en een basiselektrode 53. De emitterelektrode 51 en de collectorelektrode 52 vormen een paar elektroden, die functioneren als schakelaarpolen, waarbij de emitterelektrode 51 is verbonden met de 8900225.

-9 - versterkeringang-terugkoppelleiding 42, terwijl de collector-elektrode 52 is verbonden met een verbindingspunt 59. De basiselektrode 53 is niet aangesloten en "zweeft" derhalve, zodat de transistor 50, zoals algemeen bekend is, als 5 fototransistor kan werken.

Een tweede schakelorgaan is uitgevoerd als tweede bipolaire transistor 55 die werkt als fototransistor-schakelaar en is voorzien van een emitterelektrode 56, een collectorelektrode 57 en een basiselektrode 58. De emitter-10 en collectorelektroden 56, 57 vormen een paar elektroden, die als schakelaarpolen functioneren. De emitterelektrode 56 is verbonden met het verbindingspunt 59, terwijl de collectorelektrode 57 is aangesloten op de versterkeruitgang-terugkoppelleiding 41. De basiselektrode 58 is niet aangeslo-15 ten en "zweeft" derhalve, zodat de transistor 55 op dezelfde wijze als de eerste transistor 50 als fototransistor kan werken. De collectorelektrode 52 van de eerste transistor 50 en de emitterelektrode 56 van de tweede transistor 55 zijn met elkaar verbonden in het verbindingspunt 59, dat elec-20 trisch is verbonden met het elektrisch neutrale of aardpunt van de meetschakeling via een weerstand 60.

De twee transistors 50, 55 worden geschakeld tussen hun volledig geleidende en niet-geleidende toestanden door licht, dat wordt geëmitteerd door een licht-emitterende 25 diode 65, die wordt gevoed door het schakelsignaal A. De juncties van beide transistors 50, 55 zijn blootgesteld aan het licht van de enkele licht-emitterende diode 65, die fysiek nabij en tussen de juncties van de twee transistors 50, 55 is opgesteld. Wanneer de diode 65 niet wordt gevoed, 30 wil zeggen wanneer deze zich in de niet-oplichtende toestand bevindt, zijn de transistors 50, 55 in hun "uit"- of niet-geleidende toestand, waarbij de weerstand tussen de emitter- en connectorelektroden zijn maximumwaarde heeft. Wanneer het schakelsignaal A de licht-emitterende diode 65 35 bekrachtigt, treft het daardoor opgewekte licht de juncties van de transistors 50, 55, waardoor zij naar hun lage weerstandstoestand schakelen, waardoor de versterkeruitgang-terugkoppelleiding 41 wordt verbonden met de versterker-ingang-terugkoppelleiding 42, waardoor het op nul zetten van 89 00 2.2.5 · -10- de meter 30 mogelijk is, zoals hierboven aan de hand van fig. 1 is besproken.

Volgens de uitvinding is de waarde van de weerstand 60 (bijvoorbeeld 10 kg) zodanig gekozen, dat deze aanmerke-5 lijk kleiner is dan de weerstand van de transistors 50, 55, wanneer zij in hun niet-geleidende uit-toestand verkeren, teneinde praktisch het verbindingspunt 59 elektrisch te aarden, dat wil zeggen praktisch het verbindingspunt 59 elektrisch te verbinden met het neutrale punt van de meet-10 schakeling. Daardoor wordt elke lekstroom door de transistor 55 in de uit-toestand via de weerstand 60 kortgesloten naar het neutrale punt van de meetschakeling. Wanneer de transistors 50, 55 beide in de geleidende of aan-toestand zijn, is de waarde van de weerstand 60 ten opzichte van de 15 lage aan-weerstand van de transistors 50, 55 aanmerkelijk groter, waardoor het verbindingspunt 59 praktisch elektrisch is geïsoleerd van het elektrisch neutrale punt, zodat de juiste terugkoppelstroom van de versterkeruitgang naar de versterkeringang wordt gevoerd via de schakelaar 44.

20 Voor de tweede selectieschakelaar 46 kan worden opgemerkt, dat deze op identieke wijze als besproken voor de schakelaar 44, is voorzien van een eerste transistor 70 en een tweede transistor 75, waarbij de transistor 70 een emitterelektrode 71, een collectorelektrode 72 en een niet-25 aangesloten basiselektrode 73 heeft. De tweede transistor 75 heeft een emitterelektrode 76, een collectorelektrode 77 en een niet-aangesloten basiselektrode 78. Een verbindingspunt 79 verbindt de collectorelektrode 72 van de transistor 70 en de emitterelektrode 76 van de transistor 75 met het ene 30 uiteinde van een weerstand 80, waarvan het andere uiteinde is aangesloten op het elektrisch neutrale punt van de meetschakeling. Een volgende licht-emitterende diode 85 kan worden aan en uitgeschakeld door het schakelsignaal B voor het activeren of de-activeren van de transistors 70, 75, 35 welke in serie met elkaar zijn geschakeld en met de tweede bereik-bepalende weerstand 95 tussen de leidingen 91 en 92, zoals eerder reeds opgemerkt. Evenals werd opgemerkt voor de weerstand 60 van de schakelaar 44, is de waarde van de weerstand 80 zodanig gekozen, dat deze aanmerkelijk groter 8900215· -Ills dan de aan-weerstand tussen de collector-emitterelektroden van de transistors 70, 75, doch aanmerkelijk kleiner dan de weerstand tussen de emitter-collectorelektroden van de transistors 70, 75, wanneer deze in de uit- of niet-geleiden-5 de toestand verkeren. Het verbindingspunt tussen de transistors 70, 75 wordt derhalve praktisch elektrisch geïsoleerd van het neutrale punt of aarde van de meetschakeling, wanneer de transistors 70, 75 in hun volledig geleidende toestand verkeren. Wanneer de transistors 70, 75 naar hun 10 niet-geleidende toestand worden geschakeld, heeft de relatieve weerstandswaarde van de weerstand 80 ten opzichte van de beide transistors 70, 75 tot gevolg, dat het verbindingspunt 79 praktisch elektrisch wordt kortgesloten naar het neutrale punt van de schakeling, dat wil zeggen een 15 lekstroom door de transistor 75 wordt naar aarde kortgesloten via de weerstand 80 ten gevolge van zijn lage weerstandswaarde in vergelijking met de niet-geleidende transistor 70.

Uit het voorgaande blijkt, dat de bereikselectie-schakelaars 44, 46 volgens de uitvinding praktisch een zeer 20 hoge uit-impedantie verschaffen, teneinde lekstromen over de schakelaars 44, 46 in de niet-geleidende toestand daarvan te minimaliseren.

Het zal voorts duidelijk zijn dat het de toepassing van een optische koppeling, dat wil zeggen het 25 gebruik van de dioden 65, 85, voor het schakelen van de transistors 50, 55 en 70, 75 met voordeel het doordringen van enig deel van de schakelsignalen A en B in de inverterende ingang van de versterker voorkomt. De door deze optische koppeling verkregen isolatie maakt het mogelijk goedkope, 30 door de gebruiker bediende mechanische schakelaars toe te passen voor het besturen van het aan- en uitschakelen van de licht-emitterende dioden 65, 85. Het is gebleken dat het bereik-bepalende weerstandsnetwerk 40 met de elektronische bereikselectieschakelaars 44, 46 bijzonder betrouwbaar is en 35 goedkoop is in vergelijking met het bekende gebruik van magnetische reed-schakelaars, zoals hierboven werd genoemd.

In het bijzonder reageren de elektronische schakelaars 44, 46 volgens fig. 2 niet op storende magnetische velden en vanwege hun zuiver elektronische aard zijn zij niet gevoelig 8900215.’ -12- voor mechanische storingen.

In fig. 3 is een tweede uitvoering van het bereik-bepalende weerstandsnetwerk 40 afgebeeld, waarbij met fig. 2 overeenkomende elementen met hetzelfde verwijzings-5 cijfer zijn aangeduid. Volgens fig. 3 omvatten de selectie-schakelaars 44, 46 elk een paar transistors van het MOSFET-type, die zijn aangesloten om op identieke wijze als de bipolaire transistors volgens fig. 2 te functioneren. De eerste bereikselectieschakelaar 44 uit fig. 3 is voorzien 10 van een eerste MOSFET-transistor 100 met een drain-elektrode 101, een source-elektrode 102 en een poort-elektrode 103. Op overeenkomstige wijze heeft een tweede MOSFET-transistor 105 een drain-elektrode 106, een source-elektrode 107 en een poort-elektrode 108. De drain-elektrode 101 van de eerste 15 MOSFET-transistor 100 is verbonden met de versterkeringang-terugkoppelleiding 42, terwijl de source-elektrode 107 van de tweede MOSFET-transistor 105 is verbonden met de versterkeruitgang-terugkoppelleiding 41. De source-elektrode 102 van de eerste MOSFET-transistor 100 en de drain-elektrode 20 106 van de tweede MOSFET-transistor 105 zijn in een verbindingspunt 109 met elkaar verbonden, welk punt op zijn beurt met het neutrale of aardpunt van de meetschakeling is verbonden via een weerstand 110. De poort-elektroden 103, 108 van de transistors 100, 105 zijn met elkaar verbonden, 25 zodat zij gelijktijdig kunnen worden voorzien van het schakelsignaal A dat de transistors 100 en 105 tezamen aan en uit zal schakelen. Zoals eerder opgemerkt aan de hand van fig. 2, is de weerstandswaarde van de weerstand 110 (bijvoorbeeld 10 kfi) zodanig gekozen, dat deze aanmerkelijk 30 groter is dan de weerstand van de transistors 100, 105, wanneer zij in hun volledig geleidende aan-toestand verkeren, terwijl de waarde van de weerstand 110 aanmerkelijk kleiner is dan de uit-weerstand van de transistors 100, 105. Het zal derhalve duidelijk zijn, dat in responsie op een 35 schakelsignaal A, de transistors 100, 105 "aanschakelen", zodat de leidingen 41 en 42 elektrisch met elkaar worden verbonden, waarbij het verbindingspunt 109 door de weerstand 110 elektrisch is geïsoleerd van het neutrale of aardpunt van de meetschakeling. Wanneer het schakelsignaal A de 99 00 225 · -13- transistors 100, 105 uitschakelt, wordt het verbindingspunt 109 praktisch elektrisch kortgesloten naar het neutrale punt van de meetschakeling ten gevolge van de relatief hoge uit-weerstand van de transistors 100, 105. De schakelaar 44 5 volgens fig. 3 werkt derhalve uit functioneel oogpunt op een identieke wijze als de uitvoering van de schakelaar 44 volgens fig. 2, waarbij alleen het onderdeel, dat de schakelaar vormt, verschilt.

Op identieke wijze omvat de tweede bereikselectie-10 schakelaar 46, die in serie is geschakeld met de bereik-bepalende weerstand 95 een eerste M0SFET-transistor 120 en een tweede MOSFET-transistor 125. De eerste MOSFET-transistor 120 heeft een drain-elektrode 121, een source-elektrode 122 en een poort-elektrode 123, waarbij de tweede transistor 125 15 eveneens is voorzien van een drain-elektrode 126, een source-elektrode 127 en een poort-elektrode 128, die is verbonden met de poort-elektrode 123, zodat beide kunnen worden voorzien van het schakelsignaal B. Uit de tekening blijkt dat de transistors 120, 125 met elkaar in serie en in serie 20 met de tweede bereik-bepalende weerstand 95 zijn geschakeld tussen de leidingen 91 en 92, waarbij de weerstand 95 in en uit de schakeling wordt geschakeld door het schakelsignaal B. Een verbindingspunt 129 is via een weerstand 130 verbonden met het neutrale of aardpunt van de schakeling, welke 25 weerstand een waarde heeft die overeenkomt met de eerder besproken weerstand 110. Bij de uitvoering volgens fig. 3 wordt derhalve, wanneer het schakelsignaal A de schakelaar 44 aanschakelt, de uitgang van de operationele versterker 20 (zie fig. 1) met zijn ingang verbonden, zodat het ionisatie-30 kamer-meetinstrument op nul kan worden ingesteld. Met de schakelaar 44 uit en schakelaar 46 uit bepaalt de eerste bereik-bepalende weerstand 90 het werkbereik, dat wil zeggen de spanningsversterking van de versterker 20. Bij schakelaar 44 uit en schakelaar 46 aan, staan de weerstanden 90, 95 35 parallel, zodat een tweede werkbereik voor het meetinstrument wordt verschaft.

Tenslotte is in fig. 4 een derde uitvoering van de bereikselectieschakelaars 44, 46 volgens de onderhavige uitvinding afgebeeld. De uitvoering volgens fig. 4 is 8300225 .a -14- nagenoeg identiek aan de uitvoering volgens fig. 2 en derhalve hebben elementen uit fig. 4 die identiek aan die uit fig. 2 zijn dezelfde verwijzingscijfers. De werking van de schakeling volgens fig. 4 is in hoofdzaak identiek aan de 5 werking van de schakeling volgens fig. 2. Echter zijn ten opzichte van fig. 2 de weerstanden 60 en 80 geëlimineerd en vervangen door een derde schakelorgaan in de vorm van een derde bipolaire transistor, zoals in fig. 4 is weergegeven.

De schakelaar 44 omvat een derde bipolaire transistor 140 10 met een emitterelektrode 141, die op de weergegeven wijze is verbonden met het elektrisch neutrale of aardpunt van de schakeling, waarbij een collectorelektrode 142 is verbonden met het verbindingspunt 59. De transistor 140 heeft eveneens een niet-aangesloten basiselektrode 143, waarbij de 15 transistor 140 werkt als fototransistorschakelaar in responsie op licht, dat door een andere licht-emitterende diode 66 wordt geleverd. Volgens de uitvinding bevindt de transistor 140, wanneer de transistors 50, 55 naar hun geleidende aan-toestand worden geschakeld door licht van de 20 diode 65, zich in de niet-geleidende toestand, teneinde het verbindingspunt 59 te isoleren van het elektrisch neutrale of aardpunt van de meetschakeling. Wanneer de licht-emitterende diode 65 door het schakelsignaal A wordt uitgeschakeld om op zijn beurt de transistors 50, 55 uit te 25 schakelen, wordt de licht-emitterende diode 66 aangeschakeld door het schakelsignaal A', teneinde de transistor 140 aan te schakelen. In deze toestand is het verbindingspunt 59 elektrisch verbonden met het elektrisch neutrale of aardpunt van de meetschakeling via de transistor 140.

30 Op overeenkomstige wijze is de schakelaar 46 voorzien van een derde bipolaire transistor 150, waarvan de collectorelektrode 152 is verbonden met het verbindingspunt 79 en de emitterelektrode 151 is verbonden met het elektrisch neutrale punt van de meetschakeling. De basiselektrode van 35 de transistor 150 is niet aangesloten, waarbij de transistor 150 kan functioneren als een fotodiodeschakelaar in responsie op licht van een andere licht-emitterende diode 86, die aan en uit wordt geschakeld door een schakelsignaal B’. De transistor 150 heeft een identieke functie als de transistor 89 00 225 -15- * 140 voor de transistors 70, 75. Wanneer het schakelsignaal B de diode 85 bekrachtigt, schakelt deze de schakelaars 70, 75 aan. Onder deze omstandigheden is de licht-emitterende diode 86 in een uit-toestand, waarbij de transistor 150 eveneens 5 uit is, zodat het verbindingspunt 79 is geïsoleerd van het elektrisch neutrale of aardpunt van de meetschakeling.

Wanneer het schakelsignaal B de licht-emitterende diode 85 uitschakelt, schakelt het schakelsignaal B' de licht-emitterende diode 86 aan, zodat de transistor 150 geleidend 10 wordt, teneinde het verbindingspunt 79 te aarden, dat wil zeggen het verbindingspunt 79 wordt elektrisch via de aangeschakelde transistor 150 verbonden met het elektrisch neutrale of aardpunt van de schakeling.

Functioneel gezien nemen de transistors 140, 150 15 de plaats in van de weerstanden 60, 80 uit fig. 2. Hoewel de uitvoering volgens fig. 4 met de transistors 140 en 150 een iets hoger werkrendement van de schakelaars 44, 46 kan verschaffen, weegt dit rendement niet op tegen de toename van de kosten voor deze transistors ten opzichte van de 20 relatief goedkope weerstanden 60, 80 uit fig. 2. Om deze reden heeft de uitvoering volgens fig. 2 de meeste voorkeur.

Uit het voorgaande blijkt, dat een elektronische bereikselectieschakelaar is verschaft voor toepassing bij een ionisatiekamer-meetinstrument. Een dergelijke 25 elektronische schakelaar zou echter ook andere toepassingen dan bij een ionisatiekamer-instrument kunnen hebben. Hoewel de schakelaars 50, 55, 70, 75, 100, 105, 120, 125, 140 en 150 als halfgeleiderschakelaars van het elektronische type zijn weergegeven, zouden eenvoudige mechanische schakelaars 30 kunnen worden toegepast zonder buiten het kader der uitvinding te treden, hoewel halfgeleiderschakelaars duidelijk de voorkeur verdienen. De uitvinding is dan ook niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden, die binnen het kader der uitvinding 35 op verschillende manieren kunnen worden gevarieerd.

89 00 215.

Claims (8)

1. Bereikselectieschakelaar voor een elektronische schakeling voor het meten van kleine stromen, welke schakeling is voorzien van een versterker met grote versterking, die wordt bepaald door een deel van het 5 versterkeruitgangssignaal dat wordt teruggekoppeld naar de versterkeringang, waarbij de versterkeringang een kleine te meten stroom ontvangt en waarbij de versterkeruitgang een indicator, zoals een meter of dergelijke, stuurt, welke bereikselectieschakelaar in serie is geschakeld tussen de 10 ingang en de uitgang van de versterker, waarbij schakelen van de selectieschakelaar het deel van het versterkeruitgangssignaal wijzigt, dat naar de ingang wordt teruggekoppeld, teneinde de versterking van de versterker te veranderen en aldus het werkbereik van de meetschakeling te 15 bepalen, gekenmerkt door een eerste schakelorgaan met een geleidende "aan"-toestand en een niet-geleidende "uit"-toestand, waarbij het eerste schakelorgaan is voorzien van een eerste paar elektroden, die functioneren als schakelaarpolen, waarbij 20 één van de elektroden van het eerste paar is verbonden met de versterkeringang; een tweede schakelorgaan met een geleidende "aan"-toestand en een niet-geleidende "uit"-toestand, welk tweede schakelorgaan is voorzien van een tweede paar 25 elektroden, die functioneren als schakelaarpolen, waarbij één van de elektroden van het tweede paar is verbonden met de versterkeruitgang en de andere elektrode van het eerste paar is verbonden met de andere elektrode van het tweede paar, zodat een verbindingspunt tussen de beide schakel-30 organen is verkregen, waarbij de schakelorganen in serie met elkaar zijn geschakeld; en een orgaan, dat is aangesloten tussen het verbindingspunt en het elektrisch neutrale punt van de schakeling, teneinde het verbindingspunt tussen de beide 35 schakelorganen alleen elektrisch te aarden, wanneer beide schakelorganen in de niet-geleidende "uit"-toestand zijn.

2. Bereikselectieschakelaar volgens conclusie 1, *9 00 225«' i -17- met het kenmerk, dat het eerste en tweede schakelorgaan bipolaire transistors zijn, die functioneren als door licht bediende schakelaars, waarbij de emitters en collectors van de transistors de elektroden vormen, waarbij 5 de emitter van één van de transistors is verbonden met de collector van de andere transistor voor het vormen van het verbindingspunt.

3. Bereikselectieschakelaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste en tweede 10 schakelorgaan transistors van het MOSFET-type zijn, waarbij de source- en drain-elektroden van de transistors de elektroden vormen, waarbij de source-elektrode van de ene MOSFET-transistor is verbonden met de drain-elektrode van de andere MOSFET-transistor voor het vormen van het 15 verbindingspunt.

4. Bereikselectieschakelaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het orgaan, dat is aangesloten tussen het verbindingspunt en het elektrisch neutrale punt een weerstand is, waarvan de 20 weerstandswaarde aanmerkelijk kleiner is dan de weerstandswaarde van de schakelorganen, wanneer deze in de niet-geleidende "uit"-toestand zijn, teneinde praktisch elektrisch het verbindingspunt te aarden, en waarbij deze weerstandswaarde aanmerkelijk groter is dan de weerstands- 25 waarde van de schakelorganen, wanneer deze in een geleidende "aan"-toestand zijn, teneinde praktisch het verbindingspunt elektrisch te isoleren van het elektrisch neutrale punt.

5. Bereikselectieschakelaar volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het orgaan, 30 dat is aangesloten tussen het verbindingspunt en het elektrisch neutrale punt, een derde schakelorgaan is met een geleidende "aan"-toestand en een niet-geleidende "uit"-toestand, waarbij het derde schakelorgaan alleen in de geleidende "aan"-toestand is, wanneer het eerste en tweede 35 schakelorgaan in de niet-geleidende "uit"-toestand zijn, waarbij het verbindingspunt met het elektrisch neutrale punt van de meetschakeling wordt verbonden via het derde schakelorgaan.

6. Bereikselectieschakelaar volgens één der 6900225. I» -18- conclusies, toegepast in een elektronische schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste één bereik-bepalende weerstand in serie is geschakeld met het eerste en tweede schakelorgaan.

7. Bereikselectieschakelaar volgens conclusie 2 of 4-6, met het kenmerk, dat ten minste één licht-emitterende diode nabij de transistors is aangebracht voor het door zijn lichtemissie schakelen van de als fototransistor werkende transistors tussen hun geleidende 10 "aan"-toestand en niet-geleidende "uit"-toestand,

8. Bereikselectieschakelaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de te meten stroom wordt geleverd door een ionisatiekamer voor het detecteren van radio-activiteit. 8900225.