Электронный интегратор Советский патент 1980 года по МПК G06G7/18 

Изобретение отн,сится к электро ной измерительной технике и может быть использовано при определении интегральных значений напряжения. Известны преобразователи, использукицие решающий усилитель в режиме двухтактного интегрирования входного напряжения 1 , Наиболее близким к изобретению по технической сущности является интегратор, который позволяет точно интегрировать длительные сигналы 2. Однако такой интегратор не позво ляет точно интегрировать входное на пряжение в течение длительного промежутка времени, задаваемого реле времени. Это объясняется тем, что задаваемый реле времени промежуток времени интегрирования может заканчиваться в течение первого или второго такта интегрирования, а для точного интегрирования необходимо, чтобы он совпадал с окончанием вто рого тактаинтегрирования. Цель изобретения - повышение то ности интегрирования в течение заданного промежутка времени. Поставленная цель достигается тем, что в интегратор введено реле времени, вход KOTORpro является входом запуска устройства, а выход подключен ко входам второго реле и дифференцирующего элемента/ выход которого связан с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом управляющего элемента, а второй вход - с выходом интегрирующего решающего усилителя, положительный полюс источника входного напряжения подключен к нормально разомкнутому, а отрицательный - к нормально замкнутому контактам второго реле, переключающий контакт которого связан с положительным полюсом источника эталонного напряжения. На фиг. 1 изображена функциональная схема интегратора; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы интегратора; а) входное напряжение, подаваемое на вход интегратора в течение времени Т б) напряжение на выходе интегрирующего решающего усилителя, в) напряжение иа выходе интегрируквдеГо решающего усилителя, г) напряжение на входе хронометра

Интегратор содержит интегрирующий решающий усилитель 1, электронный хронометр 2, коммутатор 3, управляющий элемент 4, реле 5 времени, источник 6 входного напряжения, источник 7 эталонного напряжения, дифференцирующее устройство 8 и элемент ИЛИ 9. Величина напряжения источника 7 эталонного напряжения превышает величину напряжения источника б Входного напряжения. Электронный хронометр 2 обладает свойством суммировать показания. Управляющий элемент 4 срабатывает при напряжении и отпускает при напряжении, равном нулю. Постоянная времени дифференцирующего устройства 8 больше длительности второго такта интегрирования при интегрировании от значения UQ на выходе интегрирующего решагацего усилителя до нуля при подключении к его входу только источника эталонного напряжения.

При интегрировании входного напряжения в течение заданного промежутка времени Tj могут быть две ситуации, состоящие в том, что момент окончания промежутка времени Т попадает на участок работы интегратора, когда ко входу интегрирующего решающего усилителя 1 подключен только источник 6 входного напряжения (фиг. 2), или когда подключены как источник б входного, так и источник

7эталонного напряжения, включенные встречно. По сигналу Пуск в момент времени Т запускается реле 5 времени, которое включает реле 18, и напряжение источника-6 входного напряжения (на фиг. 1 показан источник положительной полярности) поступает на вход интегрирующего решаюшёго усилителя 1 через контакты 19

и 20, а также через нормально замкнутые контакты 15 и 16 реле 14. Напряжение на выходе усилителя 1 начинает уменьшаться пропорционально интегралу от входного напряжения (фиг. 2 а, б) и по достижении значения Ug, соответствующего напряжению срабатывания ,управлякядего элемента 4, вызывает срабатывание реле 14 При этом контакты 15 и 16 размыкаются, а контакты 16 и 17, замыкаются

8результате ко входу усилителя 1 подключаются источники входного б и эталонного 7 напряжений, включенные встречно. Так как значение эталонного напряжения превышает значение входного напряжения, то напряжение

на входе интегрирующего решакядего услителя 1 меняет знак (фиг. 2 в), вследствие этогй напряжение, равное разности величин входного и эталонного напряжений, через диод 22 поступает на вход электронного хронометра 2 (фиг. 2 г) , вьазырая его включение, а напряжение на выходе решающего усилителя 1 начинает .увеличиваться (фиг. 2 б). Когда напряжение

на выходе усилителя 1 увеличится до такой величины, что управляющий элемент 4 возвратится в исходное состояние, то отпускает реле 14. Контакты 16 и 17 размыкаются, а контакты 1.5 и 16 замыкаются. На вход решающего усилителя 1 вновь поступает только напряжение источника 6 входного напряжения, поэтому напряжение на входе электронного хронометра 2

становится равным нулю, вследствие

чего последний прекращает измерение времени (фиг. 2 г). Напряжение на выходе решающего усилителЯ 1 уменьшается пропорционально интегралу от входного напряжения и вызывает

5 срабатывание управляющего элемента 4 и реле 14, после чего все процессы повторяются и так происходит до момента времени Т.

В момент времени Т, срабатывает

Q реле 5 времени и выдает сигнал

(н,а фиг. 1 показан случай выдачи сигнала отрицательной полярности) об окончании.интервала времени То . Пои этом срабатывает реле- 18, контакты 19 и 20 размыкаются, а контакты 20

5 и 21 замыкаются, вызывая тем самым отключение источника 6 входного напряжения от входа усилителя 1 и подключение положительной клеммы источника 7 эталонного напряжения к об0 щей шине. Кроме того, сигнал с выхода реле 5 времени через конденсатор 10 и диод 11 поступает на вход управляющего элемента 4. Конденсатор 10 и входное сопротивление 12 управляю5 .щего элемента 4 образуют дифференцирующую цепочку для выходного сигнала реле 5 времени. Поэтому на входе управляющего элемента 4 действует отрицательный импульс, обеспечивающий срабатывание последнего в момент срабатывания реле 5 времени. Так как при этом срабатывает реле 14, то источник 7 эталЬнного напряжения оказывается подключенным в отрицательной полярности ко входу решающего уси5 литёля 1. Напряжение на выходе усилителя 1 увеличивается и определяет момент отпускания управляющего .элемента 4 и реле 14, а хронометр 2, как и ранее, измеряет интервал времени Т (фиг. 2 г). Величина интеграла от входного напряжения за время Т определяется по произведению Ug- т, гдеУд- значение напряжения источника эталонного напряжения, Т - суммарное время вкгаочения хронометра.

Все процессы в интеграторе протекают так же, как описано выше, с той разницей, что в момент срабатывания реле 5 времени происходит срабатывание управляющего элемента 4, чем подтверяСцается включенное состоя ние реле 14 (фиг. 3).

Введение новых элементов - дифференцирующего устройства и схемы ИЛИ 5 выгодно отличает предлагаемый интегратор от известного, так как исключается составляющая погрешности интегрирования, обусловленная несовпадением окончания второго такта интегрирования сокончанием промежутка времени интегрирования, вьщаваемого реле времени. В результате снижается погрешность при интегрировании входного напряжения в течение длительного заданного временного интервала .

Преимуществом предлагаемого интегратора является и его упрощение, так как отдельные его устройства (управляющий элемент и реле), кроме того -выполнение своего основного назначения, дополнительно используются также для окончания процесса интегрирования после срабатывани реле времени.

Формула изобретения

Электронный интегратор, содержащий интегрирующий решающий усилитель, вход которого, соединенный/ совходом хронометра, подключен к переключающему контакту первого реле, вход которого связан с выходом управляющего элемента (например, нуль-органа), источник эталонного нпряжения, отрицательный полюс когорого подключен к нормально разомкнутому, а положительный - к нормально замкнутсзму контактам первого реле, и источник входного напряжения отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования в течение заданного временного интервала, в него введено реле времени, вход которого является входом запуска устройства, а выход подключен ко входам второго реле .и ди0ференцирующего элемента, выход которого связан с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом управлякхдего элемента, а ко второму входу элемента ИЛИ подсое5динен выход интегрирующего решающего усилителя, положительный полюс источника входного напряжения подключен к нормально разомкнутому, а отрицательный - к нормально замкну0тому контактам второго реле, переключающий контакт которого связан с положительным полюсом источника эталонного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при ; экспертизе

5

1.Орнатский П. Автоматические измерительные приборы. Киев, Техника, 1965, с. 372-373.

2.Авторское свидетельство СССР 374618, кл. G Об G 7/18, 1971

0 (прототип).

О)

Wo

2}

TU

.2

г

Uj