Преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал

(Л С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ(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 (30), Р.Н.Хрисчев (ВО) и В,В.Рогозов (ЗО) (53) 536.53088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 444073, кл. 0 01 К 5/00, 1974.Авторское свидетельство СССР М 509774, кл. 6 01 О 3/02, 1976. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ12(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 преобоазования 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 не- электрических 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, выпол 20 25 30 35 40 45 50 55 ненных 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 и-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 преобоазователя. Первый выход преобразователя соединен с положительной шиной источника питания, а второй выход 16 через регистрирующий прибор 24(например, милРабочая 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 эле 55 лиамперметр) подключен к отрицательнойшине источника питания.Преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал работает следующим образом, 5При включении питания на стабилизатор 2 тока поступает напряжение через чувствительный элемент 15 и диоды 13 и 14.Стабилизированный ток стабилизатора 2создает на диодах 13 и, 14 и резистивного 10чувствительного элемента 15 падение напряжения, которое обеспечивает открывание транзисторов 19 и 20 составного-транзистора 18. При малых значениях сопротивления чувствительного элемента 15 15открывание транзисторов обеспечиваетсяпадением напряжения на диодах 13 и 14.Стабилитроны 7 и 9 стабилизатора 2тока создают на базе составного транзистора 21 смещение, что обеспечивает открывание транзисторов 22 и 23 составноготранзистора 21.Составной транзистор имеет высокийкоэффициент усиления по току, который вф раз (3 - коэффициент усиления по току 25отдельного транзистора) больше коэффициента усиления отдельного транзистора, илиток базы составного транзистора в ф разаменьше регулируемого тока. Поэтому токбазы составного транзистора 21 не влияет 30на работу стабилизатора 2 тока, а ток базысоставного транзистора 18 составляет тысячные доли регулируемого тока и ток в цепи чувствительного элемента 15практически равен току стабилизатора 2 тока.На выходе преобразователя протекаетток, равный сумме токов в цепи чувствительного элемента 15 и эмиттерного тока составного транзистора 18 в цепи резистора 17. 40При изменении измеряемого параметра исоответственном изменении сопротивления чувствительного элемента 15 изменяется и напряжение, падающего на него,причем увеличение сопротивления чувствительного элемента 15 вызывает пропорциональное увеличение напряжения, инаоборот,Стабилизатор тока обладает высокойстабильностью в широком диапазоне изменения 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 транзисторов 19 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, а1723462 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Составитель Р. ХрисчевТехред М.Моргентал Корректор В. Гирняк Редактор А, Долинич Заказ 1059 Тираж Подписное В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, 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.