Электронный интегратор Советский патент 1980 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к электронной измерительной технике, в частности к электронньом интеграторам медленно изменяющихся сигналов. Известны электронные интеграторы содержащие интегрирующий решающий усилитель, к выходу которого подключен управляющий элемент переключакице го устройства, источники эталонного и измеряемого напряжения и хронометр Переключающее устройство выполнено в виде электромагнитного реле, обмотка которого является управляющим элементом переключающего участка 1 и 2. Недостаток их .заключается в увеличении погрешности интегрирования при уменьшении величины измеряемых сигналов. Наиболее близким к предлагаемому является электронный интегратор, содержащий интегрирукяций усилитель, источник входного напряжения и источник эталонного напряжения, одноименные полюсы которых через размыкающие контакты контактной группы с динены Со входом интегрирующего уси лителя, другой полюс источника эталонного напряжения подключен к за,мыкающему контакту контактной группы,хронометр,разделительный диод и блок управления контактной группы 3, Недостатком интегратора является неточность инт рирования при малой величине входного сигнала. Цель изобретения - повышение точности интегрирования. Поставленная цель достигается тем, что в электронный интегратор введены дополнительный интегрирующий усилитель, компаратор и. источник {.опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом дополнительного t интегрирующего усилителя, выход компаратора через разделительный диод соединен со входами хронометра и блока управления контактной группы, а вход дополнительного интегрирующего усилителя подключен к выходу основного интегрирующего усилителя. Наличие нового узла и новых связей обеспечивает получение близкого к нулю значения среднего напряжения на выходе основного интегрирукадего усилителя на протяжении каждого цикла интегрирования (кроме последнего). Тем самым существенно снижается погр еи1ность интегрирования.

На фиг. 1 изображена блок-схема электронного интегратора на .фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в отдельных узлах интегратора:

а)входное напряжение;

б)напряжение на выходе основного интегрирующего усилителя;

в)напряжение на выходе дополнительного интегрирующего усилителя (Uon - напряжение опорного источника);

г)напряжение на выходе компаратора.

Интегратор содержит последователно соединенные основной интегрирую/щий усилитель 1, дополнительный интегрирующий усилитель 2 и компаратор 3. компаратор выполнен в виде решающего усилителя с двумя входами к одному из которых пoдклю Ieн источник 4 опорного напряжения. На выходе компаратора 3 через разделительный диод 5 включены хронометр б и блок 7 управления, обмотка элекромагнитного реле контактной группы 8. Источник 9 входного напряжения и источник 10 эталонного напряжения, превосходящий его по величине напряжения, соединены друг с другом встречно (одноименными полюсами). Переключающий контакт контактной группы 8 соединен со входом основного интегрирующего усилителя 1, замыкающий контакт контактной группы 8 - с источником 10 эталонного напряжения, а размыкающий контакт - с одноименными полюсами источников эталонного и входного напряжений.

В начальный момент работы интегратора напряжение на выходе компаратора 3 отрицательное (фиг. 2г), так как на один из его входов (инвертирующий) подано положительное напряжение U источника 4 опорного напряжения, а напряжение на другом входе равно нулю. Разделительный диод 5 заперт отрицательным напряжением на выходе компаратора 3, ток .через обмотку 7 не протекает и входное напряжение (фиг. 2 а) через контактную группу 8 поступает на входосновного интегрирующего усилителя 1. Напряжение на выходе усилителя 1 увеличивается по абсолютной величине (фиг.. 26) , Одновременно увеличивается и напряжение на выход дополнительного интегрирукадего усилителя 2 (фиг. 2в). Когда оно достинет величины напряжения источника 4 опорного напряжения U (напряжение на выходе усилителя 1 в этот момент равно Ц. а напряжение на выходе компаратора 3 (фиг. 2г) изменяет свою полярность и разделительный диод 5 открывается. Увеличение тока через обмотку 7 приводит к переключению контактнойгруппы 8. В результате этого на вход усилителя 1 поcTyfideT разность напряжений источников 9 и 10. и напряжение на выходе усилителя 1 начинает уменьшаться по абсолютной величине (фиг. 26), переходит через нуль и снова начинает увеличиваться. Напряжение на выходе усилителя 2, пропорциональное интегралу напряжения на выходе усилителя 1, сначала возрастает (до момента перехода через нуль напряжения на выходе усилителя 1), а потом начинает уменьшаться (фиг. 2в). Когда оно вновь достигнет величины И (напряжение на выходе усилителя 1 при этом равно ,) , напряжение на выходе компаратора 3 изменяет знак (фиг. 2 г), разделительный диод 5 запирается , протекание тока через обмотку 7 реле прекращается и контактная группа 8 отключает источник 10 эталонного напряжения. Далее описанные процессы повторяются циклически. Величину интеграла оценивают по суммарной длительности импульсов, поступающих на вход хронометра 6 через разделительный диод 5 и равных длительности включения источника 10 эталонного напряжения.

Среднее значение напряжения на выходе основного интегрирующего решащего усилителя 1 (фиг. 26) за каждый полный цикл интегрирования точно равно нулю (площади одинаково заштрихованных треугольников равны). Поэтому методическая погрешность интегратора равна нулю на протяжении всех полных циклов интегрирования, кроме последнего, в котором среднее значение напряжения на выходе усилителя 1 в общем случае не равно нулю ввиду произвольности момента окончания интегрирования. Легко показать, однако что по своему влиянию на результат интегрирования, методическая погрешность последнего цикла уменьшается J число раз,равное числу циклов. Нетрудно также видеть, что медленные изменения уровня срабатывания компаратора 3, управляющего переключением контактной группы 8, приводит только к совместному пропорциональному изменению величин V и UOTO, а среднее значение напряжения на выходе усилителя 1 за цикл интегрирования остается равным нулю.

В интеграторе блок управления (обмотка реле) контактной группы подключен к выходу дополнительного инт1егрирующвго усилителя через усилитель (компаратор), что позволяет выбирать напряжение .срабатывания переключающего устройства независимо от параметров обмотки реле. Возможно также (для упрсяцения интегратора) подключение обмотки реле к выходу дополнительного интегрирующего решакицего усилителя через некоторый пороговый элемент, например - стабилитрон, напряжение стабилизациикоторого и будет определять напряжение