Преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и чувствительность преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал. В установившемся режиме на выходе преобразователя протекает ток, равный сумме токов в цепи резистивного элемента 15 и эмиттерного тока составного транзистора 18 в цепи резистора 17. При изменении измеряемого параметра и соответственно из; менении величины сопротивления резистивного чувствительного элемента 15 изменяется напряжение эмиттер-база составного транзистора, по величине которого судят об измеряемом параметре. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818016/10 (22) 23.04.90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева (72) Г.Е.Иванченко, Н.А.Силаев (SU), P.Н.Хрисчев (BG) и В.В.Рогозов (SU) (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 444073, кл. G 01 К 5/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 509774, кл. G 01 D 3/02, 1976. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГ5U 1723462 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и чувствительность преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал.

В установившемся режиме на выходе преобразователя протекает ток, равный сумме токов в цепи резистивного элемента 15 и эмиттерного тока составного транзистора

18 в цепи резистора 17. При изменении измеряемого параметра и соответственно изменении величины сопротивления резистивного чувствительного элемента 15 изменяется напряжение эмиттер-база составного транзистора, по величине которого судят об измеряемом параметре. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения неэлектрических величин резистивным чувствительным элементом при питании от источника с нестабильным напряжением.

Известен измерительный преобразователь неэлектрических величин с токовым выходом, содержащий два активных сопротивления в качестве чувствительного элемента и два транзистора р-и-р и п-р-п-типа, коллектор каждого из которых соединен с базой другого, их эмиттеры соединены через резистор обратной связи, а в коллекторную цепь каждого транзистора включен стабилитрон.

Недостатками известного преобразователя являются невысокая точность преобразования при колебании питающего напряжения и температуры окружающей среды и недостаточная чувствительность, определяемая коэффициентом усиления транзисторов.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь неэлектрических величин с токовым выходом, содержащий в качестве чувствительного элемента два активных сопротивления и выполненный в виде двух транзисторов р-и-р и и-р-п-типов проводимости таким образом, что коллектор каждого транзистора соединен с базой другого, их эмиттеры соединены через резистор обратной связи, а в коллекторную цепь каждого транзистора включен дополнительный транзистор той же проводимости, причем активные сопротивления включены между базами основных и соответствующих дополнительных транзисторов.

Недостатками известного преобразованителя являются невысокая точность преобразования при колебании питающего напряжения и температуры окружающей среды, а также строго фиксированная чувствительность преобразователя, обусловленная коэффициентом усиления составных транзисторов.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал (постоянный ток) при колебании питающего напряжения и температуры окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал, содержащий источник питания, стабилизатор тока, подключенный первым выводом к положительной шине источника питания, и чувствительный элемент, дополнительно введены два составныхтранзистора, выполненных на транзисторах и-р-и типа, резистор и цепочка из двух последовательно соединенных диодов, катод которой подключен через чувствительный элемент к отрицательной шине источника питания, а анод соединен со вторым выводом стабилизатора тока и базой первого составного транзистора, подключенного через резистор к отрицательной шине источника питания, подключенного положительной шиной к коллектору второго составного транзистора, соединенного базой с третьим выводом стабилизатора тока, а эмиттером подключенного к коллектору первого составного транзистора.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Устройство содержит стабилизатор 1 тока, соединенный первым выводом с первым выходом преобразователя и собранный, например, на основных транзисторах р-и-р типа 3 и п-р-и типа 4, база каждого из которых соединена с коллектором другого, а эмиттер — с коллектором дополнительных транзисторов соответственно р-п-р и и-р-и типа 5 и 6. Между базами основных и дополнительных транзисторов одного типа включены стабилизаторы 7 и 8 соответственно а между базами дополнительных транзисторов 5 и 6 и первым и вторым выводами стабилизатора 2 тока -дополнительные стабилитроны 9 и 10. Эмиттеры дополнительных транзисторов 5 и 6 подключены к первому и второму выводам стабилитрона 2 тока через резисторы 11 и 12 соответственно, а коллектор дополнительного транзистора 6 соединен с третьим выводом стабилизатора 2 тока.

Второй вывод стабилизатора 2 тока через цепочку из двух последовательно включенных диодов 13 и 14 и чувствительный элемент 15 соединен с вторым выходом 16 преобразователя. К нему через резистор 17 подключен эмиттер первого составного транзистора 18, собранного, например, на двух транзисторах и-р-и типа 19 и 20, База первого составного транзистора 18 соединена с вторым выводом стабилизатора 2 тока, а коллектор — с эмиттером второго составного транзистора 21, собранного, например, на двух и-р-и транзисторах 22 и 23.

База второго составного транзистора 21 подключена к третьему выводу стабилизатора 2 тока, а коллектор — к первому выходу преобразователя.

Первый выход преобразователя соединен с положительной шиной источника питания, а второй выход 16 через регистрирующий прибор 24(например, мил1723462

Рабочая точка составного транзистора

18 смещается и ток в цепи резистора 17 тоже меняется (соотвественно увеличивается или уменьшается). Поэтому изменение выходного тока пропорционально изменению сопротивления чувствительного эле55 лиамперметр) подключен к отрицательной шине источника питания.

Преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал работает следующим образом. 5

При включении питания на стабилизатор 2 тока поступает напряжение через чувствительный элемент 15 и диоды 13 и 14.

Стабилизированный ток стабилизатора 2 создает на диодах 13 и, 14 и резистивного 10 чувствительного элемента 15 падение напряжения, которое обеспечивает открывание транзисторов 19 и 20 составного

-транзистора 18. При малых значениях сопротивления чувствительного элемента 15 15 откры вание транзисторов обеспечивается падением напряжения на диодах 13 и 14.

Стабилитроны 7 и 9 стабилизатора 2 тока создают на базе составного транзистора 21 смещение, что обеспечивает открыва- 20 ние транзисторов 22 и 23 составного транзистора 21.

Составной транзистор имеет высокий коэффициент усиления по току, который в

Р раз (P — коэффициент усиления по току 25 отдельного транзистора) больше коэффициента усиления отдельного транзистора, или ток базы составного транзистора в ф раза меньше регулируемого тока. Поэтому ток базы составного транзистора 21 не влияет 30 на работу стабилизатора 2 тока, а ток базы составного транзистора 18 составляет тысячные доли регулируемого тока и ток в цепи чувствительного элемента 15 практически равен току стабилизатора 2 то- 35 ка.

На выходе преобразователя протекает ток, равный сумме токов в цепи чувствительного элемента 15 и эмиттерного тока составного транзистора 18 в цепи резистора 17. 40

При изменении измеряемого параметра и соответственном изменении сопротивления чувствительного элемента 15 изменяется и напряжение, падающего на него, причем увеличение сопротивления чувстви- 45 тельного элемента 15 вызывает пропорциональное увеличение напряжения, и наоборот.

Стабилизатор тока обладает высокой стабильностью в широком диапазоне изме- 50 нения напряжения питания и поэтому величина стабилизированного тока не меняется. мента 15. Величина выходного тока пропорциональна величине стабилизированного тока стабилизатора 2 и обратно пропорциональна сопротивлению резистора 17.

Составной транзистор 21 выполняет роль переменного резистора. Нелинейные сопротивления эмиттер-коллектор составных транзисторов в режиме неизменного напряжения на базе характеризуются весьма высокой величиной дифференциального сопротивления. Составной транзистор 21 принимает на себя изменения питающего напряжения и обеспечивает высокую стабильность преобразования при колебании напряжения питания.

Материал изготовления диодов 13 и 14 такой же, как и материал изготовления транзисторов19 и 20 составноготранзистора 18.

Высокая температурная стабильность преобразования при изменении температуры окружающей среды обеспечивается компенсацией изменения падения напряжения на базо-эмиттерных переходах транзисторов 19 и 20 изменением падения напряжения на диодах 13 и 14.

Таким образом, введение составных транзисторов и диодной цепочки обеспечивает стабильность преобразования при колебании напряжения питания и температуры окружающей среды в несколько раз выше, чем у известного решения, что обуславливает повышения точности и чувствительности преобразования.

Преобразователь имеет линейную выходную характеристику в широком диапазоне изменения сопротивления чувствительного элемента, Чувствительность преобразования легко регулируется изменением величины сопротивления 17 и тока стабилизатора 2 тока.

Высокое выходное сопротивление преобразователя позволяет передавать сигналы измерения на большие расстояния по кабельным линиям связи.

Формула изобретения

Преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал, содержащий источник питания, стабилизатор тока, подключенный первым выводом к положительной шине источника питания, и чувствительный элемент, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности преобразования, в него введены два составныхтранзистора, выполненных на транзисторах п-р-п-типа, резистор и цепочка из двух последовательно соединенных диодов, катод которой подключен через чувствительный элемент к отрицательной шине источника питания, а

1723462

15

25

35

45

Составитель P. Хрисчев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В. Гирняк

Редактор А. Долинич

Заказ 1059 Тираж Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 анод соединен с вторым выводом стабилизатора тока и базой первого составного транзистора, подключенного эммиттером через резистор к отрицательной шине источника питания, подключенного положительной шиной к коллектору второго составного транзистора, соединенного базой с третьим выводом стабилизатора тока, а эмиттером подключенного к коллектору

5 первого составного транзистора.