Устройство для интегрирования знакопеременных сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в счетчиках электрической .энергии и в аналого-цифровых приборах.

Для интегрирования инфранизкочастотных сигналов целесообразно использование электрохимических интеграторов ,

Известно устройство для интегрирования знакопеременных сигналов, содержащее электрохимический интегратор с дискретным считыванием со стабилизатором тока, к которому подключен пороговый элемент, соединенный через коммутирующий элемент с переключателем направления тока, и схему совпадения l.

Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная ис,пользованием одного электротехнического интегратора в циклическом режиjvie.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство интегрирования знакопеременных сигналов, содержащее электрохимический интегратор со стабилизатором тока, пороговый элемент, подключенный к выходу стабилизатора тока, и индикатор полярности C2j,

Недостатком данного устройства также является низкая точность, обусловленная тем, что накопительная емкость интегратрров, служащая мерой инте:;рала, и процесса циклирования непрерывно уменьшаются.

Цель изобретения - повышение точ10ности интегрирования.

Указанная цель достигается тем, 4fo в устройство, содержащее первый электрохимический интегратор, первый электрод которого соединен с вы15ходом операционного усилителя, подключенным ко входу порогового элемента, второй электрод первого электрохимического интегратора соединен с первым переключаемым контактом, первого

20 переключателя, переключающий контакт которого соединен со входом операционного усилителя и с первым выводом первого, масштабного резистора,, второй вывод которого является входом

25 устройства, введены второй электрохимический интегратор, источник разнополярного Напряжения, два накопительных элемента, второй и третий переключатели, второй и третий масштаб30ные резисторы, два ключа, селектор полярности и индикатор полярности, вход которого подключен ко входу ус ройства, а выход .соединен с управля щим входом первого переключателя, к первому электроду первого электрохи мического интегратора подключен пер вый разноименный электрод второго электрохимического интегратора, вто рые электроды электрохимических ин-. теграторов через первы й и второй ключи соответственно соединены со входом операционного усилителя и че рез второй и третий масштабные рези торы подключены к первому переключа мому контакту второго и третьего пе ключателей, вторые переключаемые ко такты .которых соединены с разнополя Шпоми выходами источника разнополярных нaIIpяжefiий, а переключающие кон такты через первый и второй накопительные элементы подключены к шине нулевого потенциала, управляющие входы второго переключателя и первого ключа соединены с первым выходом а третьего переключателя и второго ключа со вторым выходом порогового элемента, выход операционного усилителя через селектор полярности соеди нен с выходом устройства, а второй электрод второго электрохимического интегратора подключен ко второму переключаемому контакту первого пере ключателя. На чертеже представлена функциональная схема устройства для интегри рования сигналов. Устройство содержит электрохимические интеграторы 1 и 2 с дискретным считыванием, подключенные через ключи 3 и 4, а также переключатель 5 в цепь обратной связи операционного усилителя б, подключенного выходо ко входу порогового элемента 7. Выходы порогового элемента 7 соединены с управляющими входами ключей 3 и 4 и переключателей 8 и 9. Выход усилителя б через селектор 10 полярности, выполненный, например, на диодах, соединен с выходами устройства . Ко входу устройства п,одключен индикатор 11 полярности, выход кот.орого подключен к управляющему входу переключателя 5. Накопительные эле менты 1.2 и 13,например конденсаторы, .подключены соответственно через переключа:тели 8 и 9. к интеграторам 1 и 2 и разнополярному источнику 14 напряжения. Устройство работает следующим образ ом. В устройстве использован режим предварительного импульсного заряда электрохимических интеграторов 1 и 2 конденсаторов 12 и 13 и последующий разряд интегрируемым {входным) током. Значения выходных напряжений (- и +) источника 14 устанавливаются обратно пропорционально значениям емкостей конденсаторов 12 и 13 таким образом, чтобы конденсаторы 12 и 13 заряжались равным зарядом. При положительном входном сигнале на выходе индикатора 11 полярности сигнал отсутствует и ключ 5 замыкает цепь интегратора 1. Когда интегратор 1 полностью разрядится (все вещество будет перенесено на накопительный электрод), на нем возникает скачок апряжения, срабатывает пороговый элемент 7 и перебрасывает ключи 3 и переключатель 8, и конденсатор 12 разряжается через интегратор 1. При этом через интегратор 1 протекает импульсный ток отрицательной полярности, который находится в противофазе со входным током и заряжает интегратор 1. Скачок 1апряжения (импульс) с выхода усилителя б через селектор 10 поступ а-. ет на положительный выход устройства. Ъатем ключ 3 и переключатель 8 возвращаются в исходное состояние, конденсатор 12 вновь заряжается от источника 14. Если входной сигнал станет отрицательным, то на выходе индикатора 11 полярности появится сигнал/ который перебросит переключатель 5, и начнет функционировать интегратор 2. Все процессы будут аналогичны вышеописанным, при этом пороговый элемент 7 перебросит в момент считывания ключ 4 ; и переключатель 9, и интегратор 2 зарядится током положительной полярности от конденсатора 13, а выходной (отрицательный) импульс появится -на отрицательном выходе устройства.. Мерой интеграла является импульсный заряд, полученный от конденсаторов 12 и 13. Использование предлагаемого устройства позволяет создавать точнь1е и, одновременно, простые интегрирующие устройства,.например, для учета израсходованной и рекуперированной электроэнергии на электрическом транспорте. Формула изобретения Устройство для интегрирования знакопеременных сигналов, содержащее первый электрохимический интегратор,первый электрод которого соединен с вы- ходом операционного усилителя, подключенным ко входу порогового элемента, второй электрод первого электрохимического интегратора соединен с первым переключаемым контактом первого переключателя, переключакяций контакт которого соединен со входом операционного усилителя и с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод.которого является входом устройства, отличающееся

тем, что, с целью повышения точности интегрирования, в него введены второ электрохимический интегратор, источник разнополярного напряжения, два накопительных элемента, второй и третий переключатели, второй и третий масштабные резисторы, два ключа, селектор полярности и индикатор полярности, вход которого подключен ко входу устройства, а. выход соединен с управляющим входом первого переключателя, к первому электроду первого электрохимического интегратора подключен первый разноименный электрод второго электрохимического интегратора , вторые электроды электрохимических интеграторов через первый и второй ключи соответственно соединены с входом операционного усилителя и через, второй и третий масштабные резисторы подключены к первому переключаемому контакту второго и третьего переключателей, вторые переключаемые контакты которых соединены с

разнополярными выходами источника разнополярных напряжений, а переключающие контакты через первый и второй накопительные элементы подключены к шине нулевого потенциала, управляющие входы второго переключателя и первого ключа соединены с первым выходом, а третьего переключателя и второго ключа - со вторым выходом порогс вого элемента, выход операционного усилителя через селектор полярности соединен с выходом устройства, а второй электрод второго электрохимического интегратора подключен ко второму переключаемому контакту первого переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР - 546949, кл. Н 01 G 9/22, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 683376, кл. G 06 G 7/18, 1976 (прототип).