Электрохимическое интегрирующее устройство Советский патент 1976 года по МПК G06G7/18 

i

изобретение может быть использовано в аппаратуре автоматики и измерительной техники, в частности в автоматических системах управления и контроля.

Известен электрохимический интегратор, обеспечивающий неограниченный интервал интегрирования и содержащий дискретный твердофазный интегратор с двумя электродами, один из которых непосредственно, а другой через ключ подключены к источнику стабилизированного тока, времязадающее устройство, вход которого связан с пороговым усилителем, а выход - с входом ключа (1).

Однако это устройство может определять только интервал интегрирования, по истечении которого интервал от входного тока достигает заданного значения.

Для определения интеграла от входного тока за период интегрирования т этот ИЕ1тегратор должеп включать дополнительное устройство, обеспечивающее измерение периода интегрирования. К недостаткам данного электрохимического интегрирующего устройства следует отнести и то, что для нормального его фуикционирования пеобходимо обеспечить соблюдение следующего неравенства:

(0,(1)

где IBX - входной ток, t - период времени, /о - стабилизированный ток. Это приводит к

2

необходимости знать заранее пределы изменения входного тока. Более того, если амплитуда изменения входного тока будет больщой, а частота колебаний низкой, то в период, когда гвх(0 принимает минимальные значения, разностный ток, протекающий через интегрирующий элемент, станет большим, а величина заряда QI - значительной. В результате резко увеличится интервал времени /;, а следовательно, и период /. Так как время одного цикла является периодом квантования, то увеличение приводит к увеличению ошибки дискретности. Таким образом у данного электрохимического интегрирующего преобразователя

ошибка дискретности изменяется в течение всего периода интегрирования и может принимать большие значения.

Кроме того, указанному электрохимическому интегратору присуща ошибка интегрироваПИЯ, обусловленная инерционностью интегрирующего элемента, порогового усилителя и ключа.

Для повышения точности интегрирования и расширения функциональных возможностей

предлагаемого устройства в нем трехэлектродный электрохимический интегратор включен в одну, а источник интегрируемого тока в другую диагональ моста, плечами которого являются ключи, причем два электрода интегратора через пороговые диоды, а третий - непо3

средственио подключены к входу порогового устройства, выход которого связан с триггером, обеспечивающим управ.лепие ключами. Такое включеппе пптегратора обеспеч П ает с иомощью входпого тока периодический перенос количества рабочего вещества. AgCl, равиое QO с одпого электрода па другой. Возппкающие при этом скачки напряжения используются для управления ключами, т. е. для обеспечения реверса тока, протекающего через интегрирующий элемент. Кроме того, Б интегрирующее устройство введепо вычислительное устройство, вход которого связан с выходом порогового устройства и с выходом измерителя временных интервалов. В результате чего обеспечивается иодсчет количества возникающих скачков напряжения h и количество импульсов К, поступающих от генератора и характеризующих временной интервал интегрирования. Зная значения п и k, в вычислительном устройстве вычисляется значение интегратора входного тока за период интегрирования но формуле:

Г 2nk + k+ &k ,0.

f гзх () df Q --- , (2)

k &k{n - l)

где ,

/ - частота следования импульсов.

На чертеже представлена блок-схема описываемого интегрирующего устройства, состоящего из трехэлектродного электрохимического интегратора с дискретным считыванием 1, включенного в диагональ моста, состоящего из четырех ключей 2, 3, 4, 5, порогового устройства 6, вход которого через иороговые диоды 7, 8 непосредственно связан с электродами интегратора, а выход - с вычислительным устройством 9 и со счетным входом триггера 10, обеспечивающего управление ключами 2. 3, 4, 5. Кроме того, в интегрирующее устройство входит измеритель временных интервалов 11, состоящий из формирователя 12 импульсов, триггера 13, генератора 14 импульсов, делителя 15 частоты, ключа 16, выход которого связан с входом вычислительного устройства 9. При этом источник интегрируемого тока 17 через ключ 18, управляемый триггером 13, подключен ко второй диагонали мостового переключателя.

Электрохимическое интегрирующее устройство функционирует следующим образом. Пусть триггер 10 находится в состоянии, при котором ключи 3 и 5 установлены в положение а, ключи 2 п 4 - в ноложенне Ь. Кроме того, положение триггера 13 обеспечивает закрытое состояние ключей 16 и 18. В момент времени /II, характеризующий начало интегрирования, на формирователь 12 подается импульс тока, чоторый оОеспечит переход триггера 13 в другое устойчивое состояние, а следовательно, открытие ключей 16 и 18. Открывщийся ключ 18 обеспечивает прохождеиие входного тока через ключ 5, дискретный интегратор 1 и ключ 3, в результате чего начинается перенос AgCl

4

с рабочего электрода на -. «склад. В то же время с генератора 11- импульсы тока после уменьшения частоты следования в делителе 15 через открывщийся ключ 16 начинают посгуиагь в вычисл1.тс.ты1ос устройство 9, где осу1псствлястся подсчет пх количества (k). Kai-v только все рабочее вещество будет перенесено с рабочего электрода на электрод «склад, потенциал рабочего электрода скачком снпзнтся до 0,5 В, пробьет пороговый диод 8, в результате чего на вход норогового устройства поступит скачок нанряжения. Пороговое устройство 6 сработает, и с его выхода импульс поступит па вход вычислительного

устройства 9 и на счетный вход триггера 10. Последпнй, перебросившись в противоположное состояние, обеспечит установление ключей 3 и 5 в положение 6, а ключей 2 и 4 - в положение а. В результате этого через дискретный

интегратор начнет нротекать ток противоположного направления, обеспечивая перенос AgCl с электрода «склад на рабочий электрод. После нолного нереноса рабочего вещества потенциал электрода «склад скачком

сннзнтся до 0,5 В, нробьет диод 7, в результа те чего сработает пороговое устройство, импульс с которого поступит на вход вычислительного устройства 9, и кроме того, с помощью триггера обеспечит возвращение ключей 3 и 5 в положение а, а ключей 2 и 4 - в ноложе1п- е Ь. Далее цикл новторяется. Таким образом, рабочее вещество будет периодически нереноситься -с электрода на электрод, а возникающие при этом скачки напряжения будут

поступать в вычислительиое устройство 9, где будет осуществляться их количественный подсчет (п). Когда наступит момент окончания интегрирования (/,), через формирователь 12 импульс тока будет подан на триггер 13, который, перейдя противоположное состояние, закроет ключи 16 и 18 и выдаст команду управления в вычислительное устройство. Закрывающийся ключ 18 рвет цепь прохождения интегрируемого тока через дискретный интегратор, а закрывщийся ключ 16 прекращает подачу импульсов с генератора 14 в вычислительное устройство 9. В то же время, после получепия команды управления вычислительное устройство по имеющимся значениям п и

k начнет вычисление результата интегрирования по формуле (2).

Иснользование нредлагаемого электрохимического интегрирующего устройства особенно эффективно, если оно входит составной частью в систему со своим цифровым вычислительным устройством, в этом случае вычисление результата интегрирования можно осуществлять на этом устройстве, в результате чего затраты на построение интегрирующего устройства будут незпачительными.

Форму.та изобретения

Электрохимическое интегрирующее устройство, содержащее дискретный твердофазный интегратор, включенный в диагональ моста и

источник интегрируемого тока к входу моста, плечами которого являются переключающие устройства, причем два электрода интегратора через пороговые диоды, а третий - непосредственно подключены к входу порогового усилителя, выход которого связан со счетным входом триггера, при этом каждый выход триггера соединен с входами двух переключающих устройств, находящихся в противоположных плечах, отличающееся тем, что, с целью повышения точности интегрирования и расширения функциоппльиых ночможностей ннтегрируюи1,его усгроГютва. он оснабжено измерителем временных пнгерпалов и вычислитсльны% устройством, причем выходы порогового усилителя н измерителя временных интервалов соедннены с входами вычнслителыюго устройства.

Источники информации, принятые во впимание при экспертизе.

1. Авт. св. № 344460, М. Кл. G 06G 7/18, 1971 (прототип).