Интегрирующее устройство Советский патент 1982 года по МПК G06G7/18 

(54) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРСЙСТВО

...

Изобретение отуоснтся к вычислитель ной технике, в частности, к устройствам для интегрирования электрических величин, и может быть использовано в счетчиках количества электричества, генераторах, времязадающих устройствах, преобразователях электрических сигналов и пр.

Известны интегрирующие устройства, основанные ва принципах молекулярной электроники, например электрохимический ,д интегратор, содержащий электрохимический интегратор дискретного действия с двумя рабочими электродами, подключенными к входу порогового устройства, выходом подключенного к входу переключа- теля тока, к другому входу которого подключено командное устройство, стабилизатор тока, подключенный к рабочим электродам интегратора через нормально разомкнутый контакт 11-20

Недостатком этого устройства является отсутствие связи между командным устройством и входной электрической цепью, что является источником дополнительной погрешности интегрирования в случае, когда со стороны, входной цепи сигнал отсутствует, а командное устройство периодически выдает команды на считывание информации. За один такой холостой цикл считывания абсолютная погреш1 сть интегрирования составляет величину заряда лОд емкости двойного электричесжого слоя интегратора до вепи чины напряжения отсечки. За п -циклов погрешность будет соответственно равна плйр. Кроме того, данное устройство предполагает наличие командного устройства, представляющего сложный электрический блок, а также переключателя тока, что усложняет конструкцию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является электрохимическое интегрирующее устройство, содержащее электрохимический преобразователь информации, имеющий три рабочих электрода, источник тока, пороговый усилитель, переключатель, причем пороговый усилитель под1шючен к электроду инвертирующим входом, выход порогового усилителя подключен к управляющим входам пе реключателя тока и хронометра, а источник тока .подключен к электродам интегратора через контакт переключателя тока В данном устройстве процесс считывания осуществляется автоматически по сигналу приходящему с интегратора после того, как его рабочий электрод под действием входного тока разрядится, что исключает возможность появления ошибок C2J. Недостатком известного устройства яв ляется сравнительно небольшая точность интегрирования. Целью изобретения является повышени точности интегрирования. Указанная цель достигается тем, что в интегрирующее устройство, содержащее электрохимический интегратор, подключен ный к входам порогового блока, стабилизатор тока и первый ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интег ратора, и считывающий блок, выход кото- рого является выходом устройства, введены второй ключ, а также источник опорного напряжения и третий ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интегратора, второй,ключ подключен квходу считывающего блока, а управляющие входы ключей подключены к выходу порогового блока. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого интегрирующего устройства Устройство содержит электрохимический интегратор 1 дискретного действия с рабочими электродами 2 и 3, подключенными к входам порогового блока 4, иоточник 5 опорного напряжения, стабилизатор 6 тока, подключенный к рабочим электродам 2 и 3, интегратора 1 че ;рез ключ 7, представляющий собой корт |мально разомкнутый контакт. Источник 5 опорного напряжения подключен к рабочим электродам 2 и 3 через ключ 8, пре ставляющий собой.нормально замкнутый контакт. Пороговый блок 4 подключен своим выходом к вхойам соответствующи ключей 7 и 8. Устройство содержит также ключ 9 и считывающий блок 10, например электрические часы, подключенны к источнику питания (не показан) через второй ключ 9. Устройство работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала ключ 8 замкнут, а ключ 7 разомкнут. Источни 5 опорного напряжения (с относительно большим внутренним сопротивлением ) подключен к электродам 2 и 3 интегратора 1, например, в следующей полярности минусом к электроду 2 и плюсом к электроду 3, при этом весь заряД интегратора сосредоточен на электроде 3, а разность потенциалов-между электродами 2 и 3 почти равна ЭДС источника опорного напряжения EQ, величина которого выбирается в пределах допустимых значений напряжений отсечки на интеграторе (до 0,5 - 0,6 В). Пороговый блок 4 настроен на срабатывание при напряжении, меньшем EJJ на величину порога чувствительности дУ. Появление импульса входного тока Jgy , который протекает через интегратор в направлении от электрода 2 к электроду 3, уменьшает разницу потенциалов между этими элек тродами. Изменение напряжения на интеграторе на величину Л U по сравнению с величиной опорного напряжения вызывает срабатывание порогового блока 4, который своим выходным сигналом размыкает ключ 8 и замыкает ключ 7, отключая при этом источник опорного напряжения от интегратора и подключая к нему стабилазатор 6 тока. Одновременно замыкается ключ 9 и считываютий блок 10 начнет отсчитывать время. От стабилизатора тока 6 через и№тегратор 1 начинает протекать стабилизированный токЛ0(ток считывания) в направлении, противоположном входному току. Результирующий ток интегратора раъен -Зд, Зо выбирается вх-о- в° ин1аугия меньше . Разница токов заряжает электрод 2 3, до тех пор, пока Л не исчезнет. За время протекания входного тока (длительность импульса t./5 ) на электрод 2 нанесется заряд ()t. По исчезновении входного тока электрод 2 разражается током Зр . По окончании разряда электрода 2 напряокение на интеграторе 1 начнет резко (со скоростью заряжения емкости двойного электрМеокого слоя) увеличиваться и после того, как оно станет равным по величине опорному напряжению, пороговый блок срабоTaet-iii возвратится в исходное состояние, при этом возвратятся в исходное состояние ключи 7-9, т. е. ключ 8 замкнется, а ключи 7 и 9 разомкнутся, соответственно подключится источник 5 опорного напряжения, отключится стабилизатор 6 тока от интегратора 1 и выключается .считывающий блок 10. Время считывания пропорционально величине произведения длительности входноГО тока на его амплитулу (для прямоугольного импульса) или для импульса произвольной формы: t-f (а Минимальная веяичина площади интегрирующего импульса тока выбирается из условия допустимой погрешности, определяемой какдО,, J ---оГ где &QQ- заряд емкости двойного электри ческого слоя (до напряжения отсечки). Чем меньше л С( , тем выше точность при одинаковом значении Величину дЯд можно уменьшить, снижая уровень порога срабатывания порогстого блока 4 (напряжение отсечки тока). Однако нижний предел его огра ннчен величиной напряжения на интеграторе в режиме окисления-восстановления рабочего вещества на рабочих электродах и которое, в свою очередь, определяется силой тока через интегратор, а также температурой и другими причинами. Уменьшить ошибку можно, если исходную рабочую точку сместить к поро гу срабатывания на величину, которую способен различать с достаточной надежностью пороговый блок В этом случае напряжение источтгака 5 опорного напряжения выбирается несколько меньше порога срабатывания порогового блока 4. Выбирая напряжение источника опорн го напряжения по отношению к величине

tx,}

h

бло9 9 26 порога срабатывания порогового блока, можно уменьшить ошибку интегрирования в 1О-50 раз, что особенно важно при интегрировании сигналов с малой куло амперной площадыо. Формула изобретения Интегрирующее устройство, содержашее электрохимический интегратор, подключенный к входам порогового блока, стабилизатор тока и первый ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интегратора, и считывающий блок, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с иель(о повышения точности интегрирования, в него введены вторйй ключ, а также иоточник опорного напряжения и третий ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интегратора, второй ключ подключен к входу считывающего блока, а- управляющие входы ключей подключены к вы - ходу порогового блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельстве СССР № 408381, кл. Н 01G 9/22, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2962067/24 , кл. QO6G 7/18, 198О (прототип).