Интегрирующее устройство Советский патент 1982 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к устройствам для интегрирования длительных изменяющихся во времени электрических сигналов, например тока, и может быть использовано, в частности, при проведении кулонсметрического анализа..

Известны устройства для проведения длительного интегрирования, выполненные на основе электрохимических преобразователей информации 1J.

Наиболее высокими эксплуатационными характеристиками обладают интеграторы, использующие электрохимические преобразователи с твердофазным электролитом. В данных устройствах количество протекающего электричества преобразовывается электрохимическ;1м преобразователем в пропорциог нальное напряжение, которое измеряете Г вольтметром 2.

Недостатком известного устройства является ограниченная точность интегрирования , обусловленная нелинейностью преобразования кдличествщ .§л§к рйче@т1§ S наирякенйе. Крем§ IQ г@, 8 н@м )it4@H предел tfUferpM (рования иэ-эа ограничения уровня до- пустимого напряжения на электсщческом преобразователе, выше которого в нем начинаются побочные, неосновные процессы.

Наиболее близким к предлагаемому является интегрирующее устройство, содержащее электрический преобразователь , который через переключатель тока подключен к источнику эталонного тока, и хронометр, измеряющий сум10марное время этого подключения. Периодическое подключение осуществляют с помощью тактового (инфранизкочастотного) генератора, а отключение пороговым устройством 3.

15

Недостатком известного является снижение точности интегрирования с расширением днапазона интегрирующего тока. Входной ток электрохимичес20ких преобразователей может меняться в 10 раз. Во столько же раз в известном устройстве при пернодическом подключенин источника эталонногр тока будет меняться время компен25сации в отдельных циклах интегрирования. Следовательно, пропорциональН9 уменьшению 1ЙОЙН&Г9 тбка будет p3@fH {1@ррешнев ь н§м@р@ния 1рем@нн т отдельном цикле, а в результате 30и пограцность интегрирования. Цель изобретения - повышение точности интегрирования. Поставленная цель достигается тем, что в интегрирующее устройство, содержащее интегрирующий электрохимический преобразователь, вход которого, являющийся входом интегрирующе го устройства, через переключатель тока соединен с источником эталонного тока, и суммирующий хронометр, введен ключ и гистерезисный компаратор, сигнальный вход которого подключен к выходу интегрирующего электрохимического преобразователя, вход обнуления через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, а выход через разделительный диод подключен уп равляющим входом переключателя тока и суммирующего хронометра. Гистерезисный компаратор выполнен на дифференциальном операционном усилителе, выход которого, являющийся выходом гистерезисного компаратора, через последовательно соединенные второй разделительный диод и первый масштабный резистор подключен к неинвертирующему входу дифференциаль ного операционного усилителя, соединенному через второй масштабный резистор с шиной нулевого потенциала, причем инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя является сигнальным входом, а общий вывод масштабных резисторов - входсЭм обнуления гистерезисного компаратора На фиг. 1 приведена схема интегрирующег э устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма напряжения на электрическом интегрирующем преобразователе . . Интегрирующее устройство содержит электрический интегрирующий преобраз -ватель 1,твердофазный трехэлектрод,к входу которого подключены последовательно соединенные источник 2 эталон ного тока J э и переключатель 3 тока, к выходу - вход гистерезисного компа ратора 4,выход которого подключен к управляющим входам переключателя 3 тока и суммирующий хронометр 5 через разделительный диод 6. На вход электрохимического интегрирующего преобразователя 1 подается входной ток Jgytt) Гистерезисный компаратор 4 выполнен на дифференциальном операционном .усилителе 7,охваченном положительной обратной связью через масштабные резисторы 8 и 9.В разрыв цепи обратной свиязи включен разделительный диод 10 между входом обнуления гистерезисного компаратора и шиной нулевого потенциала включен ключ 11. Устройство работает следующим образом. При проведении интегрирования напряжение . 2) на электрохимическом интегрирующем преобразователе растет пропорционально количеству электричества, прошедшего через него. При достижении Uj, уровня UCP , определяемого соотношением сопротивлений резисторов 8 и 9, а также максимальным значением выходного напряжения дифференциального операционного усилителя 7,, последний переходит из одного по полярности граничного состояния в другое и подает на управляющие входы переключателя 3 тока и суммирующего хронометра 5 управляющий сигнал. В результате начинается компенсация и измерение при этом времени, т.е. считывание информации. Благодаря тому, что За - эталонный ток - противопопярен входному, а по величине больше последнего, .напряжение Ugn начинает спадать(фиг. 2 (t). Благодаря наличию диода 10 напряжение обратной связи П1эи этой полярности отсутствует, чтообеспечивает в такте компенсации (считывания) работу компаратора 4 как нуль-органа, причем со стабильным уровнем срабатывания. При достижении Uj нуля (. 2) усилитель 7 вновь переходит в первоначальное граничное состояние, в результате снимается управляющий сигнал и у усилителя 7 появляется напряжение UCP обратной связи. Все описанное цикл ически повторяется. Хронометр 5 суммирует отрезки времени ( фиг. 2) компенсации. После окончания интегрирования (tg,, - фиг. 2) необходимо на мгновение з кнуть (вручную или от командного устройства) ключ 11, что обеспечивает пропадание напряжения обратной связи и перевод схемы в режим компенсации (считывания) независимо от значения Ugn В ЭТО время. Таким образом, в предлагаемом устройстве подключение источника эталонного тока происходит по мере достижения напряжения в элект эохимическом преобразователе определенного уровня, а не периодически, как в известном устройстве, это значительно снижает диапазон времени компенсации в отдельных циклах при изменении уровня входного (интегрируемого) тока. Например, если уровень эталонного тока всего на 20% превышает значение максимального входного тока, то при изменении последнего от максимума до нуля время компенсации в отдельных . циклах будет меняться всего в 6 раз (вместо Ю раз) , что обеспечивает существенное повышение точности интегрирования. Конкретное значение погрешности интегрирования, обусловленной неточностью измерения времени компенсации при этом, зависит от дискретизации (при цифровом измерении времени) в измерении времени, а так- же от инерционности переключения тока,