RU1824566C - Устройство дл измерени концентрации газа - Google Patents

Abstract

Использование: аналитическое приборостроение . Сущность изобретени . Устройство осуществл ет преобразование емкости в частоту, дл  чего полевой транзистор , выступающий в качестве емкостного преобразовател , используетс  еще дополнительно в виде усилительного элемента, причем затвор соедин етс  с коллектором, исток - с базой, а сток - с эмиттером бипол рного транзистора. Конструкци  устройства при подаче управл ющего напр жени  обеспечивает работу бипол рного транзистора в активном режиме, а полевого - в режиме насыщени . При этом на зажимах коллектор - эмиттер бипол рного транзистора возникает отрицательное сопротивление , которое приводит к возникновению электрических колебаний в контуре, состо щем из параллельного соединени  полных сопротивлений с индуктивной составл ющей на зажимах эмиттер - коллектор бипол рного транзистора и емкостной составл ющей на заж.имах затвор - сток полевого транзистора. При подаче газа на газочувствительный затвор полевого транзистора происходит изменение емкости подзатворного диэлектрика, что приводит к изменению емкостной составл ющей полного сопротивлени  на зажимах затвора - сток полевого транзистора, что, в свою очередь , измен ет резонансную частоту контура . 1 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано как датчик концентрации газов в различных устройствах автоматизированного управлени  технологическими процессами.

Цель изобретени  - увеличение чувствительности и точности измерени .

Достижение этой цели позволит значительно улучшить технику измерени  и регулировани  различных технологических процессов, св занных с производством химической продукции

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве преобразование

емкости в ток замен етс  в предполагаемом устройстве преобразованием емкости в частоту, дл  чего полевой транзистор выступает в качестве управл емого газом емкостного элемента колебательного контура, потери энергии в котором компенсируютс  за счет отрицательного сопротивлени , возникающего на зажимах коллектор - эмиттер бипол рного транзистора, у которого базовый электрод соединен с источником полевого транзистора, коллектор соединен с затвором, а эмиттер со стоком Индуктивным элементом служит реактивна  составл юща  полного сопротивлени  на зажимах коллектор-эмиттер бипол рного транзистоО

о

pa. Дл  увеличени  общей эквивалентной индуктивности и подстройки контура параллельно зажимам эмиттер коллектор бипол рного транзистора, включаетс  внешн   пассивна  индуктивность. Таким образом, в предлагаемом устройстве небольшое изменение емкости подзатворного диэлектрика под действием газа преобразуетс  в значительное изменение резонансной частоты колебательного контура, что позвол ет увеличить чувствительность и точность определени  концентрации газа.

Совокупность признаков неизвестных ранее, по вл етс  за счет использовани  емкостной составл ющей полного сопротивлени  на зажимах затвор - сток полевого транзистора, которое включаетс  параллельно полному сопротивлению с индуктивным характером на зажимах эмиттер-коллектор бипол рного транзистора, что образует колебательный контур, потери энергии в котором компенсируютс  за счет отрицательного сопротивлени , возникающего на зажимах эмиттер-коллектор бипол рного транзистора в результате положительной обратной св зи в цеп х эмиттер - база и коллектор - эмиттер бипол рного транзистора по посто нному и переменному токам . Резка  зависимость резонансной частоты контура от изменени  емкостной составл ющей полного сопротивлени  на зажимах затвор - сток полевого транзистора за счет воздействи  газа на затвор полевого транзистора повышает чувствительность и точность измерени  концентрации определ емого газа.

На чертеже дана схема устройства.

Устройство дл  измерени  концентрации газа содержит источник 1 управл ющего посто нного напр жени , включенного параллельно зажимам эмиттер - коллектор бипол рного транзистора 4 и последовательной цепочке, состо щей из пассивной индуктивности 5 и конденсатора 6, причем затвор полевого транзистора 3 соединен с эмиттером бипол рного транзистора 4, исток соединен с базой, а исток с эмиттером, Газочувствительным элементом полевого транзистора 3  вл етс  активный слой под- затворного диэлектрика, на который воздействует поток газа, поступающий из источника 2. Выход устройства образован первой обкладкой конденсатора и общей шиной.

Устройство работает следующим образом . В начальный момент времени газ не подаетс  на затвор полевого транзистора 3. Повышением напр жени  управл ющего источника 1 до величины, когда бипол рный транзистор 4 станет работать в активном

режиме, а полевой транзистор 3 и режиме насыщени , на зажимах эмиттер - коллектор бипол рного транзистора 4 возникает отрицательное сопротивление, которое

приводит к возникновению электрических колебаний в колебательном контуре, образованном параллельным включением полного сопротивлени  с емкостным характером на зажимах затвор - сток полевого

транзистора 3 и полным сопротивлением с индуктивным характером на зажимах эмиттер - коллектор бипол рного транзистора 4. Индуктивность 5 служит дл  подстройки колебательного контура на нужную резонансную частоту, а емкость 6 предохран ет источник 1 управл ющего напр жени  от короткого замыкани  через подстроечную индуктивность 5, а также, служит нагрузочным сопротивлением по переменному току,

с которого снимаетс  выходной сигнал. При последующей подаче газа из источника 2 на затвор полевого транзистора 3 происходит изменение емкостной составл ющей полного сопротивлени  на зажимах затвор - сток

полевого транзистора 3, что приводит к изменению резонансной частоты колебательного контура.

Использование предлагаемого устройства дл  измерени  концентрации газов по

сравнению .с прототипом существенно повышает чувствительность и точность определени  информативного параметра за счет выполнени  индуктивного элемента на основе бипол рного транзистора, а емкостного элемента в виде полевого транзистора измерительного колебательного контура, в котором изменение емкости под действием газа, обеспечивает эффективную перестройку частоты на выходе, а также за счет

реальной возможности линеаризации функции преобразовани  путем выбора напр жени  на выходе источника 1 питани .

45

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  концентрации газа, содержащее газопровод дл  подачи газэ, источник электропитани , подключенный к емкостному управл емому

   0 элементу, электрически св занному с параллельно подключенным индуктивным элементом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности измерений, в него введены бипол р5 ный транзистор, конденсатор и пассивна  индуктивность, а индуктивный элемент выполнен в виде реактивного бипол рного транзистора, причем база бипол рного транзистора подключена к истоку полевого транзистора, коллектор бипол рного транзистора подключен к затвору полевого транзистора, эмиттер бипол рного транзистора подключен к стоку полевого транзистора , первый вывод пассивной индуктивности подключен к коллектору бипол рного транзистора , затвору полевого-транзистора и первому полюсу источника питани , а второй вывод пассивной индуктивности соединен с первым выводом конденсатора, к которому подключаетс  перва  выходна  клемма, а второй вывод конденсатора подключен к эмиттеру бипол рного транзистора , к стоку полевого транзистора и второму полюсу источника питани , которые образуют общую шину, к которой подключена втора  выходна  клемма.

   ЛГМ

   30Ј

   i

   б

   Выход

   1