РЕГИСТРИРУЮЩИЙ ПРИБОР Советский патент 1973 года по МПК G01D5/12 G01R13/04 

1

Известны регистрирующие приборы, содержащие масщтабный преобразователь, электрохимический интегратор, пороговую схему, исполнительное устройство и блок регистрации.

С целью повышения точности регистрации в предлагаемом регистрирующем приборе исполнительное устройство выполнено в виде цепи из источника эталонного тока, подключенного к интегратору встречно по отношению к выходу масштабного преобразователя через токовый ключ, управляемый формирователем длительности опорного сигнала, вход которого соединен с выходом пороговой схемы.

Кроме того, формирователь длительности опорного сигнала выполнен в виде делителя частоты, на вход которого через импульсный клапаи подключен генератор импульсов стабильной частоты, а на выход - вход установки «нуля триггера управления, вход установки «единицы которого соединен с выходом пороговой схемы, а выход через разделительные диоды - с управляющими входами импульсного клапана и токового ключа; пороговая схема выполнена в виде балансной схемы сравнения с импульсным опросом и туннельным диодом на выходе, причем опросный вход схемы сравнения соединен с выходом генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого регистрирующего прибора; на фиг. 2- принципиальная схема порогового устройства (схемы сравнения). Регистрирующий прибор состоит из масштабного преобразователя / контролируемого тока, электрохимического интегратора 2, пороговой схемы 3, исполнительного устройства 4, включающего формирователь 5 длительности опорного сигнала, токовый ключ 6 и источпик 7 эталонного тока.

На выходе пороговой схемы подключен блок 8 регистрации.

Формирователь 5 длительности опорного сигнала включает управляющий триггер 9 с

установочными входами, импульсный клапан W, генератор 11 стабильной частоты п делитель 12 частоты.

Масщтабный преобразователь / осуществляет преобразование контролируемого тока в

ток, удобный для интегрирования.

На выход измерительного усилителя масштабного преобразователя / включен электрический интегратор 2, выдающий выходной сигнал в виде резкого увеличения напряжения

между электродами при прохождении через него определенного количества электричества (У idt), равного заряду, предварительно запасенному в интеграторе. Выход интегратора 2 контролируется пороговой схемой 3, обеспечивающей на выходе нормализованный по амплитуде и длительности сигнал при увеличении выходного нанряжен.ия интегратора до онределбниого уровня.

Выходной сигнал пороговой схемы 3 поступает на исполнительное устройство 4, которое формирует опорный сигнал - нормированный заряд, равный гэт/оп, и переносит его в электрохимический интегратор 2. Длительность опорного сигнала /оп определяется формирователем 5, эталонный ток эт - источником (стабилизатором) эталонного тока.

По сигналу пороговой схемы формирователь 5 открывает токовый ключ 6 и подключает источник 7 эталонного тока к интегратору встречно по отношению к выходу масштабного преобразователя. При этом напряжение на выходе интегратора резко уменьшается. По истечении времени оп импульс, управляюш,ий токовым ключом 6, оканчивается, и источник 7 эталонного тока отключается от интегратора. Заряд, перенесенный при этом в интегратор, определяется как /эт опПоскольку и масштабный преобразО|Ватель, и источник эталонного тока в идеальном случае имеют бесконечно большие внутренние сопротивления, процессы интегрирования конт1ролируемого и эталонного токов независимь. Следовательно, если выбрать , то время Т между двумя выходными импульсами пороговой схемы 3 будет всегда превышать /оп и определяться равенством т ,

откуда

Г

(ср)г

или

f

(ср/у I

этоп

где (iop)r - среднее значение контролируемого тока за время Т, т. е. частота импульсов на выходе пороговой схемы строго пропорциональна среднему за период Т значению контролируемого тока. Для регистрации контролируемого тока блок 8 регистрации выполняется в виде частотомера, для регистрации количества электричества - в виде накопите.тьного счетчика импульсов с индикацией.

Формирование длительности ton опорного сигнала аналоговыми методами (ждущий блокинг-генератор, одновибратор, фантастрон и т. д.) в лучшем случае может обеспечить точность выдержки ton. в пределах десятых долей процента. Для повышения точности целесообразно использовать в качестве опорной величины длительность периода частоты генератора, стабилизированного кварцем.

Орл подаче на вход установки «1 триггера 9 сигнала от пороговой схемы триггер 9 устанавливается в «единичное состояние, формируя передний фронт импульса, управляющего токовым ключом 6. Одновременно триггер 9

снимает запрет с управляющего входа импульсного клапана 10, и импульсы с выхода генератора 11 стабильной частоты начинают поступать на вход делителя 12 частоты. Делитель частоты обеспечивает формирование импульса управления из заданного числа периодов стабильной частоты

С л/-.

/с

в конце N-TO периода на выходе делителя возникает импульс, поступающий на вход установки «О триггера 9. Триггер 9 устанавливается в «нулевое состояние, формируя

задний фронт импульса, управляющего токовым ключом 6, и подавая запрет на управляющий вход импульсного клапана 10. Поступление импульсов на вход делителя 12 прекращается.

Для повыщения точности формирования длительности опорного сигнала в качестве пороговой схемы использована схема сравнения с импульсным опросом. При этом сигнал на выходе схемы сравнения можно синхронизировать с работой генератора 11, подав на опросный вход схемы сравнения выход генератора 11.

Рассмотрим подробнее работу схемы сравнения с импульсным опросом (см. фиг. 2),

включающей транзисторы 13 и 14, включенные по балансной схеме, на базы которых соответственно поданы выходное напряжение f/Bbis интегратора и опорное напряжение Uou, транзистор 15, включенный по схеме с общей

базой в общую эмиттерную цепь транзисторов 13 и 14 и выполняющий функции импульсного источника тока; усилитель 16 сигнала сравнения; эмиттерные повторители 17 и 18, обеспечивающие усиление сигнала сравнения по

току; туннельный диод 19, выполняющий функции порогового элемента.

Сравнение напряжений f/вых и Lon осуществляется эмиттерными переходами транзисторов 13 и 14. Если ;7вых оп, создаются

условия для проводимости транзистора 13. В момент подачи на опросный вход положительного импульса коллекторный переход транзистора 15 обеспечивает протекание через транзисторы 13 и 14 коллекторного тока. Поскольку эмиттерный переход транзистора 13 будет смещен в прямом направлении больше, чем эмиттерный переход транзистора 14, в коллекторной цепи первого транзистора потечет больший ток.

Разность потенциалов, созданная при протекании коллекторных токов через транзисторы 13 и 14, усиливается транзистором 16. Транзисторы /7 и 18 обеспечивают усиление выходного сигнала транзистора 16 по току.

Туннельный диод 19 включен в эмиттерную цепь транзистора 18. Если t/вых настолько больше (/ош что в эмиттерной цепи транзистора 18 ток превосходит значение тока /max туннельного диода, последний переключается

на диффузионную ветвь вольт-амперной характеристики, формируя передний фронт выходного импульса.

По окончании импульса опроса тра нзистор 15 запирается, ток через туннельный диод уменьшается до нуля. При этом диод 19 переключается на туннельный участок вольт-амперной характеристики, формируя задний фронт выходного импульса.

Схема в целом работает следующим образом. При опросе импульсом генератора // и пороговая схема, контролирующая выход интегратора 2, формирует импульс, устанавливающий триггер 9 в «единичное состояние. При этом открывается токовый ключ 6, и источник эталонного тока 7 оказывается подключенным к интегратору 2 встречно но отношению к контролируемому току (выходу масштабного преобразователя /). Начинается процесс накопления в интеграторе нормированного заряда, противоположного по знаку заряду, переносимому контролируемым током. Напряжение на выходе интегратора 2 уменьшается до нормального. Следовательно, в течение времени оп совместно существуют два независимых процесса интегрирования - контролируемого тока и эталонного тока. При этом интегрирование осуществляется с разными знаками, т. е. результирующий заряд, накопленный в интеграторе за время оп, будет определяться выражением

опоп

QsKB с - г idt, оЬ

или

оп.

QsKB - f

При условии в любой момент времени

.

Одновременно с открыванием токового ключа снимается запрет с управляющего входа импульсного клапана 10, и следующий импульс генератора // попадает на вход счетчика, выполняющего функции делителя 12 частоты. 4qpe3 число периодов частоты геиераTOipa //, определяемое «оэффаФциентом делелия делителя 12, на его выходе .возникает импульс, переключающий триггер 9 в «нулевое состояние. При этом запираются импульсный клапан 10 и токовый ключ 6, отключая источник 7 эталонного тока от интегратора 2. Процесс интегрирования эталонного тока заканчивается. Продолжается интегрирование лишь контролируемого тока i. Заряд, накопленный в интеграторе за время оп, начи-нает уменьщаться:

t

QsKBэТ onI

о

и при становится равным нулю:

г

эт оп - с idf - о, о

откуда

у

1 т,

- {idf т J

или

f

);эт о

где (гср)т - среднее значение контролируемого тока за период Т.

В момент Q3KB 0 на выходе интегратора возникает резкий скачок напряжения, фиксируемый выходным сигналом пороговой схемы в виде выходного импульса.

Затем цикл работы счетчика повторяется.

Предмет изобретения

1.Регистрирующий прибор, содержащий масштабный преобразователь, электрохимический интегратор, пороговую схему, исполнительное устройство и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, В нем исполнительное устройство выполнено в виде цепи из источника эталонного тока, подключенного к интегратору встречно

по отношению к выходу масштабного преобразователя через токовый ключ, управляемый формирователем длительности опорного сигнала, вход которого соединен с выходом пороговой схемы.

2.Регистрирующий прибор по п. 1, отличающийся тем, что формирователь длительности опорного сигнала выполнен в виде делителя частоты, на вход которого через импульсный

клапан подключен генератор импульсов стабильной частоты, а на выход - вход установки «нуля триггера управления, вход установки «единицы которого соединен с выходом пороговой схемы, а выход через разделительные диоды - с управляющими входами импульсного клапана и токового ключа.

3.Регистрирующий прибор по п. 1, отличающийся тем, что пороговая схема выполнена

в виде балансной схемы сравнения с импульсным опросом и туннельным диодом на выходе, причем опросный вход схемы сравнения соединен с выходом генератора импульсов.

Л

iI b,.;j-..,,- -tci

I p ±.™ „

Л

Г

I I.H.J 10

rrq:::-r j

Фиг.