SU838413A1 - Устройство дл преобразовани измен -ющЕйС НЕэлЕКТРичЕСКОй ВЕличиНы B элЕК-ТРичЕСКОЕ НАпР жЕНиЕ - Google Patents

Description

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 [11.

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 &]· 20

Однако такое устройство при исполь-⁴” зовании низкоомных датчиков имеет малую чувствительность и недостаточно высокую стабильность тока запитки датчика, что в конечном счете снижает точность преобразования измеряв- ^а мой неэлектрической величины.

Цель изобретения - повышение точности преобразования изменяющейся неэлектрической величины в эпектри>ческое напряжение. 30

Поставленная цель достигается тем, • что в устройстве, содержащем датчик, включенный в цепь стабилизатора тока, j выполненного; на полевом транзисторе, дифференциальный усилитель, резистивный делитель напряжения и источник питания, датчик влкючен в истоковую цепь полевого транзистора, уд сток которого через резистор подключен к потенциальной шине источника питания и другому входу дифференциального усилителя, выход которого через интегрирующую RC-цеиь 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 полевого транзистора.

На'чертеже показана схема преллагаемого устройства.

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 И_с транзистора 2 определяется установленным коэффициентом деления напряжения в делителе 6, и поэтому сила тока через датчик 1 определяется однозначно и равна отношению разности напряжений Е^ и и_с к величине сопротивления резистора 3 В установившемся режиме потенциал затвора транзистора 2 всегда равен уровню выходного напряжения дифференциального усилителя 5 за вычетом падения напряжения -на·резисторе 7 из-за протекания тока затвора.

При воздействии изменяющейся неэлектричеркой 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 полевого транзистора 2. При большом значении крутизны вольтамперной характеристики полевого транзистора 2 коэффициент усиления по напряжению для данного каскада определяется соотношением сопротивлений 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 конденсатора 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 отрицательная обратная связь по переменному сигналу практически полностью отсутствует, а коэффициент усиления всего устройства максимален.и определяется параметрами каскада. на по 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.

Claims (2)

1.Туричин A.M. Электрические измерени  неэлектрических величин. М., Энерги , 1966.

2.Авторское свидетельство СССР О 517810; кл.а 01 К 7/18, 31.12.74.