Устройство для преобразования изменя-ющЕйСя НЕэлЕКТРичЕСКОй ВЕличиНы B элЕК-ТРичЕСКОЕ НАпРяжЕНиЕ Советский патент 1981 года по МПК G01K7/16 

Устройство содержит датчик 1, включенный в истоковую цепь полевого транзистора 2, сток которого через резистор 3 подключен к потенциальной шине 4 источника питания, дифференци альный усилитель 5, резистивный дели тель 6 напряжения, резистор 7 и конденсатор 8, образующие интегрирующуп RC-цепь, и диодные цепочки 9-11. Устройство работает следунлцим 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 потен1;иал стока Ug транзистора 2 определяется установленным коэффициентом деления напряжения Е в делителе 6, и поэтому сила тока через датчик 1 определяется однозначно и равна отношению разности напряжений Е и и, к величине сопротивление резистора 3 В установившемся режиме потенциал затвора транзистора 2 всегда равен уровню выходного напряжения диф.ференциального усилителя 5 за вычетом падения напряжения -нарезисторе 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 дифференцисшьным усилителем 5, выход которого является выходом всего устройства, и частично передается на затвор полевого транзистора 2 с ослаблением, определяемым отнсяиением активного сопротивления резистора 7 и емкостного сопротивления конденсаторс(,8. Выбором величины емкости кон денс|1тора 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 алучае от рицательная обратная связь по переменному сигналу практически полность отсутствует, а коэффициент усиления всего устройства максимален.и определяется параметрами каскада на полевом транзисторе и дифференциального усилителя. Необходимое для работы с сигналами большого уровня уменьшение коэффициента усиления 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 1и 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 неэлектрической величины в электрическое напряжение, содержащее датчик, включенный в цепь стабилизатора тока, выполненного на полевом транзисторе, дифференциальный усилитель, источник питания и резистивный делитель напряжения, подключенный средним выводом к одному из входов дифференциального усилителя, отличающееся тей, что, с целью повышения точности- преобразования, датчик включен в истоковую цепь полевого транзистора, сгок 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 ПОП.1, отличающееся тем. что датчик .зашунтирован цепочкой последовательно включенных полупроводниковых диодов,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. М., Энергия, 1966.

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