Устройство для преобразования изменя-ющейся неэлектрической величины b элек-трическое напряжение

 

ОИ КСАЛИ Е

КЗОБРЕТЕЛИЯ

Союз Соаетскмя

Социалистически@

Республик (61) Дополиительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04 ° 05 ° 78 (21) 2612530/18-10 (51j+ с йрисоединениеи заявки Ио—

G 01 К 7/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликоваио 15.0681. Бюллетень Но 22

Дата опубликовами я описания 15.0681 (53) УДИ 536. 53 (088. S) (72) Автор изобрете*ия

A.Ô.Терещенко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВЛНИЯ

ИЗИЕНЯОЦЕетСЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКОИ

ВЕЛИЧИНЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ

НЛПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к электрическим измерениям неэлектрических величин и может быть использовано, в частности, для измерения переменных тепловых или световых потоков.

Известны измерительные устройства с преобразованием неэлектрической величины в электрический сигнал, содержащие параметрический датчик с источником питания и .Усилитель P1 ).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее датчик (термометр сопротивления), включенный в цепь стабилизатора тока, выполненного на полевом транзисторе, дифференциальный усилитель, резистивный делитель напряжения и источник питания

Р3.

Однако такое устройство при исполь-2 зовании низкоомных датчиков имеет малую чувствительность и недостаточно высокую стабильность тока запитки датчика, что в конечном счете снижает точность преобразования измеряемой-неэлектрической величины.

Цель изобретения — повышение точности преобразования изменяющейся иеэлектрической величины в электри ческое напряжение.

ЗО

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик, включенный в цепь стабилизатора тока, выполненного: на полевом транзисторе, дифференциальный усилитель, резистивный делитель напряжения и источник питания, датчик влкючен в истоковую цепь полевого транзистора, сток которого через резистор подключен к потенциальной шине источника питания и другому входу дифференциального усилителя, выход которого через интегрирующую RC-цепь подключен к затвору полевого транзистора, а датчик зашунтирован цепочкой последовательно включенных полупроводниковых диодов.

Такая схема обеспечивает предварительное усиление сигнала датчика и лучшую стабильность питающего дат чика тока. Последнее достигается введением глубокой отрицательной обратной связи по постоянному току через интегрирующую RC-цепь, включенную между выходом дифференциального усилителя и затвором полевогп транзистора.

На чертеже показана схема преплагаемого устройства.

838413 отсутствует, а коэффициент усиления всего устройства максимален.и определяется параметрами.каскада на по65

Устройство содержит датчик 1, включенный в истоковую цепь полевого транзистора 2, сток которого через резистор 3 подключен к потенциальной шине 4 источника питания, дифФеренциальный усилитель 5, резистивный делитель 6 напряжения, резистор 7 и конденсатор 8, образующие интегрирующую

RC-цепь, и диодные цепочки 9-11. устройство работает следующим образом.

При подключенных датчике и источнике питания под действием глубокой отрицательной обратной связи в устройстве автоматически устанавливается заданный режим питания датчика 1 по постоянному току, причем потенциал стока U транзистора 2 определяется установленным коэффициентом деления напряжения Е< в делителе 6, и поэтому сила тока через датчик 1 20 определяется однозначно и равна отношению разности напряжений Е и 0 к величине сопротивления резистора 3

В установившемся режиме потенциал затвора транзистора 2 всегда ра- д5 вен уровню выходного напряжения дифференциального усилителя 5 эа вычетом падения напряжения на. резисторе

7 из-за протекания тока затвора.

При воздействии изменяющейся не- электрической величины на датчик 1 происходит изменение величины сопротивления датчика, что приводит к изменению смещения между затвором и истоком транзистора 2 относительно исходного постоянного уровня. В свою .очередь, это изменение смещения приводит к изменению тока, протекающего по резистору 3, а следовательно, к изменению величины напряжения на стоке полеэого транзистора 2. При 40 большом значении крутизны вольтамперной характеристики полевого транзистора 2 коэффициент усиления по напряжению для данного каскада определяется соотношением сопротивлений 4 резистора 3 и датчика 1.

Далее сигнал усиливается дифференциальным усилителем 5, выход которого является выходом всего устройства, и частично передается на затвор полевого транзистора 2 с ослаблением, определяемым отношением активного сопротивления резистора 7 и .емкостного сопротивления конденсатора, 8. Выбором величины емкости конденс втора 8 легко добиться условия, чтобы для рабочего диапазона частот изменения входной измеряемой величины емкостное сопротивление составляло бы малую долю активного сопротивления резистора 7. В таком случае от- ф) рицательная обратная связь по перемеииому сигналу практически полностью левом транзисторе и дифференциального усилителя.

Необходимое для работы с сигналами большого уровня уменьшение коэффициента уоиления устройства можно достичь, например, включением резистора (на.чертеже не показан) между корпусной шиной источника питания и конденсатором 8.

Диодная цепочка 9, замыкая на себя ток питания датчика, сохраняет работоспособность устройства при поломке датчика 1 или его выключении из истоковой цепи полевого транзистора 2. Количество диодов в цепочке определяется из условия обеспечения пренебрежимо малого тока, ответвляющегося в диодную цепь при подключенном датчике 1.

Диодные цепочки 10 и 11 предназначены для сокращения времени переходного процесса после включения источника питания или после кратковременных перегрузок устройства. Количество диодов в цепочке определяется из условия обеспечения практически непроводящего состояния диодов при работе устройства с сигналами номинального уровня.

Предлагаемое устройство помимо повышения чувствительности и стабильности питающего датчика тока, повышения надежности И быстродействия имеет еще одно важное преимущество, проявляющееся в многоканальном варианте устройства для многоточечного измерения тепловых, световых и прочих полей. Это преимущество заключается в обеспечении одинакового для всех каналов коэффициента преобразования измеряемой неэлектрической величины независимо от разброса величины сопротивления у датчиков.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования изменяющейся иеэлектрической величины в электрическое напряжение, содержащее датчик, включенный в цепь стабилизатора тока, выполненного на полевом транзисторе, дифференциаль— ный усилитель, источник питания и реэистивный делитель напряжения, подключенный средним выводом к одному из входов дифференциального усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, датчик включен в истоковую цепь полевого транзистора, с ок которого через резистор подключен к потенциальной шине источника питания и другому входу дифференциального усилителя, выход которого через интегрирующую RC-цепь подключен к затвору полевого транзистора.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что датчик эа838413

СостаВитель В.Голубев

Редактор С.Тимохина Техред.Т. Маточка Корректор М.Шароши.

Заказ 4410/59 Тираж 907 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

«Ф

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 шунтирован цепочкой последовательно включенных полупроводниковых диодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Туричин А ° М. Электрические измерения неэлектрических величин. М., "Энергия", 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 517810; кл.G 01 К 7/18, 31.12.74.