ЭЛЕКТРОННЫЙ ИНТЕГРАТОР Советский патент 1973 года по МПК G06G7/186 

1

Изобретение относится к электронной измерительной технике и может быть использовано, В частности, в электрохимии (кулонометрии).

Известны различные схемы электронных интеграторов, использующих решающий усилитель В режяме интегрирования. В наиболее точных из них применяется двухтактное (компенсационное) интегрирование, при котором после интегрирования измеряемого напряжения теми же цепями .и узлами интегрируют компенсирующее (эталонное) напряжение, полярность которого обратна полярности измеряемого напряжения. Интеграторы, построенные но такой схеме, позволяют полностью искл10и1Т1. влияние нестабильности величин сопротивления и емкости RC-звена усилителя, однако при увеличении продолжительности интегрирования точность интегрирования снижается вследствие влияния ряда факторов, из которых главным является утечка в .конденсаторе RC-звена усилителя. В то же время периодизация процесса интегрирования, применяемая обычно для уменьшения влияния утечки не применима для рассматриваемых интеграторов из-за потери информации об измеряемом напряжении во время интегрирования эталонного напряжения.

Цель изобретения заключается в повыщении точности интегрирования длительных сигналов двухтактным компенсационным интегратором.

Эта цель достигается тем, что одна клемма источника эталонного напряжения подключена ко второму входу переключающего устройства, а вторая соединена с одноименной клеммой источника ВХОДНОГО напряжения.

ila фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого интегратора; на фиг. 2 - временные диаграммы работы интегратора: а-входное напряжение; б - напряжение на выходе интегрирующего решающего усилителя; в-напряжение на входе хронометра.

Электронный интегратор содержит интегрирующий решающий усилитель /, на выходе которого включено электромагнитное реле 2 с

5 переключающими контактами 3, 4, 5, источник 6 ВХОДНОГО напряжения и источник 7 эталонного напряжения с малым внутренним сопротивлением, соединенные друг с другом одним из одноименных полюсов, конденсатор 8, включенный между нормально замкнутыми контактами 5 и , электронный хронометр 9, подключенный ко входу интегрирующего решающего усилителя через разделительный диод 10. Величина напряжения источника 7 эталонпого

5 напряжения нревышает величину напряжения источника 6 ВХОДНОГО напряжения. Электронный хронометр 9 должен обладать свойством суммировать показания.

В начальный момент напряжение на выходе

интегрирующего решающего усилителя / равно нулю, поэтому контакты 3 и 4 реле 2 замкнуты, а контакты 4 и 5 разомкнуты. Напряжение источника 6 входного напряжения (на фиг. 1 показан источник положительной полярности) поступает на вход интегрирующего решающего усилителя / через контакты 5 и 4. Напряжение на выходе усилителя 1 начинает возрастать пропорционально интегралу от входного напряжения (см. фиг. 2а и 26) и по достижении некоторого определенного значения вызывает срабатывание реле 2. При этом контакты 3 и 4 размыкаются, а контакты 4 и 5 замыкаются. В результате ко входу интегрирующего решающего усилителя / подключаются источники входного и эталонного напряжения, включенные встречно. Так как величина эталонного напряжения превыщает величину входного напряжения, то напряжение на входе интегрирующего решающего усилителя изменяет знак. Вследствие этого напряжение, равное разности величин входного и эталонного напряжений, через диод 10 поступает на вход электронного хронометра 9 (см. фнг. 2в), вызывая включение хронометра, а напряжение на выходе решающего усилителя 1 начинает уменьшаться (см. фиг. 26). Ко1да напряжение на выходе усилителя / уменьшится до достаточно малой величины, реле 2 отпускает. Контакты 4 и 5 размыкаются, а контакты 3 и 4 замыкаются. На вход решающего усилителя / вновь поступает только напряжение источника входного напряжения, поэтому напряжение на входе электронного хронометра 9 делается равным нулю, вследствие чего последний прекращает измерение времени (см. фиг. 2в). Напряжение на выходе решающего усилителя / возрастает пропорционально интегралу от входного напряжения и вызывает срабатывание реле 2, после чего все процессы повторяются. Величина интеграла определяется по произведению иэ1э, где иэ - величина напряжения источника эталонного напряжения, tg - суммарное время включения хронометра Конденсатор 8, включенный между нормально замкнутыми контактами 3 тл 4, предназначен для устранения погрешностей интегрирования, обусловленных конечным временем пролета контакта 4 и «дребезгом контактов 3, 4 и 5. Во время срабатывания реле 2, когда в течение некоторого времени контакт 4 не соединен ни с контактом 3, ни с контактом 5, напряжение источника входного напряжения поступает на вход интегрирующего решающего усилителя / через конденсатор 8. При этом, если постоянная времени цепи, образованной конденсатором 8 и входным сопротивлением решающего усилителя 1, много больше времени пролета контакта 4, то конденсатор 5 не успевает зарядиться за время пролета, и все напряжение источника входного напряжения остается приложенным ко входу решаюшего усилителя /. При замыкании контактов 4 и 5 конденсатор 8 практически мгновенно (так как внутреннее сопротивление источника эталонного напряжения мало) заряжается до напряжения источника эталонного напряжения и при кратковременном размыкании контактов 4 и 5 («дребезг контактов) не успевает разрядиться. Таким же образом протекают все процессы и при отпускании реле 2. Если погрешность, обусловленная «дребезгом контактов и временем пролета, не имеет существенного значения, то конденсатор 8 может быть исключен из схемы интегратора. При практическом осуществлении интегратора целесообразно подключать реле 2 не непосредственно к выходу интегрирующего решающего усилителя /, а через усилительное устройство (например, триггер Шм.идта) с тем, чтобы напряукение отпускания реле соответствовало нулевому напряжению на выходе решающего усилителя. Б зависимости от конкретных требований к точности и диапазону измерения в качестве реле 2 можно использовать электромагнитные реле, поляризованные реле, транзисторные ключи и другие ключевые устройства. При использовании электронного хронометра, чувствительного к напряжению только определенной полярности, разделительный диод 10 может быть исключен из схемы интегратора. Преимуществом предлагаемого интегратора является и независимость его показаний от величины внутреннего сопротивления источника входного напряжения, так как ток источника эталонного напряжения протекает по той же самой цепи (внутреннее сопротивление источника входного напряжения и входное сопротивление интегрирующего решающего усилителя /), что и ток источника входного напряжения. Макет электронного интегратора, построенный на базе серийного решаюшего усилителя, реле с магнитоуправляемыми контактами и электронного частотомера в качестве хронометра, показывает, что точность такого интегратора практически определяется только стабильностью источника эталонного напряжения и точностью частотомера (хронометра). Погрешность интегрирования не превышает 0,002-0,005% при стабильности не меньше 0,001% за две недели в лабораторных условиях. Предмет изобретения Электронный интегратор, содержащий интерирующий решающий усилитель, к выходу коорого подключен управляющий элемент пееключающего устройства (например, реле), сточник входного напряжения, соединенный первым входом переключающего устройства, ыход которого соединен со входами решаюего усилителя и электронного хронометра, и сточник эталонного напряжения, отличаюийся тем, что, с целью повыщения точности нтегрирования, одна клемма источника эта56

лонного напряжения подключена к второму соединена с одноименной клеммой -источника входу переключающего устройства, а вторая входного напряжения.

374618

Измеряемое тпр женив

Выход цнтвкрашара

-

Фиь.2