UA119398U

UA119398U - MOISTURE MEASUREMENT DEVICES

Info

Publication number: UA119398U
Application number: UAU201703069U
Authority: UA
Inventors: Володимир Степанович Осадчук; Олександр Володимирович Осадчук; Людмила Вікторівна Крилик; Володимир Валерійович Мартинюк; Ольга Петрівна Білилівська
Original assignee: Вінницький Національний Технічний Університет
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2017-09-25

Abstract

Пристрій для вимірювання вологості має джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори. Додатково введено біполярний транзистор, вологочутливий резистор, обмежувальний конденсатор та індуктивність. Перший полюс джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора та першим виводом індуктивності, другий вивід якої з'єднаний з першим виводом першого резистора та з першим затвором польового транзистора, другий затвор якого з'єднано зі стоком, з другим виводом вологочутливого резистора, 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 біполярного транзистора, емітер якого з'єднаний з витоком польового транзистора, перший вивід другого резистора з'єднано з першим виводом вологочутливого резистора та з базою біполярного транзистора.The device for measuring humidity has a constant voltage source, a field effect transistor, two resistors. In addition, a bipolar transistor, a moisture sensitive resistor, a limiting capacitor, and an inductor were introduced. The first pole of the constant voltage source is connected to the first terminal of the limiting capacitor and the first terminal of the inductor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the first resistor and the first gate of the field-effect transistor, the second gate of which is connected to the drain, and the second terminal of the humidifier. , with the second terminal of the limiting capacitor and the second terminal of the DC voltage source connected to ground. The second terminal of the first resistor is connected to the second terminal of the second resistor and to the collector of the bipolar transistor, the emitter of which is connected to the source of the field transistor, the first terminal of the second resistor is connected to the first terminal of the moisture sensitive resistor and to the base of the bipolar transistor.

Description

Корисна модель належить до області контрольно-вимірювальної техніки і може бути використана для безупинного контролю вологості в різноманітних пристроях автоматичного керування технологічними процесами.The useful model belongs to the field of control and measurement technology and can be used for continuous control of humidity in various devices for automatic control of technological processes.

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 І|див. Г. Виглеб. Датчики. - М.: Мир, 1989. С. 113- 1251).A well-known device for measuring humidity, which contains a special film. Gold electrodes are sprayed onto this film from both sides. Thus, the film is the dielectric of a flat capacitor. When moisture affects the film, the capacitance of the capacitor changes. The change in capacitor capacity is transformed into a change in voltage, which is rectified with the help of a rectifier device and then amplified to 15 V. H. Vyhleb. Sensors. - M.: Mir, 1989. P. 113-1251).

Недоліком пристрою є нелінійність і низька швидкість спрацювання, що значно ускладнює вимірювання величини відносної вологості.The disadvantage of the device is its non-linearity and low speed of operation, which greatly complicates the measurement of relative humidity.

Найбільш близьким технічним рішенням до запропонованої корисної моделі є інтегральний вимірювач вологості (див. Бутурлин А.Н., Крутоверцев С.А., Чистяков Ю.Д. Микрозлектроннье датчики влажности. Зарубежная злектронная техника. - Мо 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.The closest technical solution to the proposed useful model is an integral humidity meter (see Buturlin A.N., Krutovertsev S.A., Chistyakov Yu.D. Microelectronic humidity sensors. Foreign electronic technology. - Mo 9, 1984. - p. 42 -43). The device contains two field-effect transistors, the sources of which are connected to each other, on the gate of one of which a comb structure of moisture-sensitive material is created, a source of constant voltage, two resistors and three differential cascades. The gate of the transistor with a moisture-sensitive structure is connected to a source of constant voltage, the gate of the second field-effect transistor is connected to the third differential stage. The drains of both field-effect transistors are connected to the first and second differential stages, in parallel with which two resistors are connected.

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.The disadvantage of such a device is insufficient measurement accuracy due to low sensitivity, especially in the area of low values of relative humidity, which is explained by slight changes in the channel current of the first field-effect transistor caused by low values of relative humidity.

В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для вимірювання 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.The basis of a useful model is the task of creating a device for measuring humidity, in which, due to the introduction of new elements and connections between them, the possibility of converting relative humidity into frequency is achieved, which increases the sensitivity and accuracy of measuring relative humidity.

Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для вимірювання вологості, який містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, два резистори, згідно з корисною моделлю, введено біполярний транзистор, вологочутливий резистор, обмежувальний конденсатор та індуктивність, причому перший полюс джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора та першим виводом індуктивності, другий вивід якої з'єднаний з першим виводом першого резистора та з першим затвором польового транзистора, другий затвор якого з'єднано зі стоком, з другим виводом вологочутливого резистора, 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 біполярного транзистора, емітер якого з'єднаний з витоком польового транзистора, перший вивід другого резистора з'єднано з першим виводом вологочутливого резистора та з базою біполярного транзистора.The problem is solved by the fact that in the device for measuring humidity, which contains a constant voltage source, a field-effect transistor, two resistors, according to a useful model, a bipolar transistor, a moisture-sensitive resistor, a limiting capacitor and an inductance are introduced, and the first pole of the constant voltage source is connected with the first terminal of the limiting capacitor and the first terminal of the inductor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the first resistor and to the first gate of the field-effect transistor, the second gate of which is connected to the drain, with the second terminal of the moisture-sensitive resistor, with the second terminal of the limiting capacitor and with the second terminal of the constant voltage source, which is connected to the ground, the second terminal of the first resistor is connected to the second terminal of the second resistor and to the collector of the bipolar transistor, the emitter of which is connected to the drain of the field-effect transistor, the first terminal of the second resistor is connected to the first output of a moisture-sensitive resistor and with a bipolar base of a transistor.

На кресленні наведено схему пристрою для вимірювання вологості. Пристрій складається з біполярного транзистора 1 та польового транзистора 2, емітер та витік яких між собою з'єднані, причому перший полюс джерела постійної напруги 8 з'єднаний з першим виводом обмежувального конденсатора 7 та першим виводом індуктивності б, другий вивід якої з'єднаний з першим виводом першого резистора З та з першим затвором 9 польового транзистора 2, другий затвор 10 якого з'єднано зі стоком, з другим виводом вологочутливого резистора 5, з другим виводом обмежувального конденсатора 7 та з другим виводом джерела постійної напруги 8, які під'єднані до заземлення, другий вивід першого резистора З з'єднано з другим виводом другого резистора 4 та з колектором біполярного транзистора 1, перший вивід другого резистора 4 з'єднано з першим виводом вологочутливого резистора 5 та з базою біполярного транзистора 1.The diagram shows the device for measuring humidity. The device consists of a bipolar transistor 1 and a field-effect transistor 2, the emitter and drain of which are connected to each other, and the first pole of the constant voltage source 8 is connected to the first terminal of the limiting capacitor 7 and the first terminal of the inductance b, the second terminal of which is connected to with the first terminal of the first resistor Z and with the first gate 9 of the field-effect transistor 2, the second gate 10 of which is connected to the drain, with the second terminal of the moisture-sensitive resistor 5, with the second terminal of the limiting capacitor 7 and with the second terminal of the constant voltage source 8, which are connected to grounding, the second terminal of the first resistor C is connected to the second terminal of the second resistor 4 and to the collector of the bipolar transistor 1, the first terminal of the second resistor 4 is connected to the first terminal of the moisture-sensitive resistor 5 and to the base of the bipolar transistor 1.

Пристрій для вимірювання вологості працює таким чином.The device for measuring humidity works as follows.

В початковий момент часу волога не діє на вологочутливий резистор 5. Підвищенням напруги джерела постійної напруги 8 до величини, коли на електродах колектор біполярного транзистора 1 та стік польового транзистора 2 виникає від'ємний опір, який приводить до виникнення електричних коливань в контурі, який утворений паралельним включенням повного опору з ємнісною складовою на електродах колектор біполярного транзистора 1 і стік польового транзистора 2 та індуктивності 6. Перший резистор 3, другий резистор 4 та вологочутливий резистор 5 утворюють дільники напруги, причому електричне живлення біполярного бо транзистора 1 та польового транзистора 2 залежить від величини зміни опору вологочутливого резистора 5 зі зміною вологості навколишнього середовища, а обмежувальний конденсатор 7 запобігає проходженню змінного струму через джерело постійної напруги 8. При наступній дії вологи на вологочутливий резистор 5 змінюється ємнісна складова повного опору на електродах колектор біполярного транзистора 1 та стік польового транзистора 2, що викликає ефективну зміну частоти коливального контуру.At the initial moment of time, moisture does not act on the moisture-sensitive resistor 5. By increasing the voltage of the constant voltage source 8 to a value when the electrodes of the collector of the bipolar transistor 1 and the drain of the field-effect transistor 2 create a negative resistance, which leads to the occurrence of electrical oscillations in the circuit, which is formed by parallel inclusion of the total resistance with a capacitive component on the electrodes of the collector of the bipolar transistor 1 and the drain of the field-effect transistor 2 and the inductor 6. The first resistor 3, the second resistor 4 and the moisture-sensitive resistor 5 form voltage dividers, and the electric power supply of the bipolar transistor 1 and the field-effect transistor 2 depends on the magnitude of the change in the resistance of the moisture-sensitive resistor 5 with changes in the humidity of the environment, and the limiting capacitor 7 prevents the passage of alternating current through the source of constant voltage 8. With the subsequent action of moisture on the moisture-sensitive resistor 5, the capacitive component of the total resistance at the electrodes of the collector of the bipolar transformer changes side 1 and the drain of the field-effect transistor 2, which causes an effective change in the frequency of the oscillating circuit.

Claims

UTILITY MODEL FORMULA A humidity measuring device comprising a DC voltage source, a field-effect transistor, two resistors, characterized in that a bipolar transistor, a moisture-sensing resistor, a limiting capacitor and an inductance are inserted therein, the first pole of the DC voltage source being connected to the first terminal of the limiting capacitor and the first terminal of the inductor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the first resistor and to the first gate of the field-effect transistor, the second gate of which is connected to the drain, to the second terminal of the moisture-sensitive resistor, to the second terminal of the limiting capacitor and to the second terminal sources of constant voltage, which are connected to the ground, the second terminal of the first resistor is connected to the second terminal of the second resistor and to the collector of the bipolar transistor, the emitter of which is connected to the drain of the field-effect transistor, the first terminal of the second resistor is connected to the first terminal of the moisture-sensitive resistor and with the base of the bipolar tra resistor Era