Регистрирующий прибор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Ссаетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 02.111.1971 (№ 1629827/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 08.11.1973. Вн ллетень № 10

Дата опубликования ошгсания 24.IV.1973

M. Кл. G 01г 13!04

G Old 5, 12

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Спеете 1Лииистрсе

СССР

УДК G21.317.7.087 (088.8) Авторы изобретения

В. В. Цоканов, Ю. Н. Калугин и А. С. Нагайкин

Заявитель

РЕГИСТРИРУЮЩИЙ ПРИБОР

Известны регистрирующие приборы, содержащие масштабный преобразователь, электрохимический интегратор, пороговую схему, исполнительное устройство и блок регистрации.

С целью повышения точности регистрации в предлагаемом регистрирующем приборе исполнительное устройство выполнено в виде цепи из источника эталонного тока, подключенного к интегратору встречно по отношению к выходу масштабного преобразователя через токовый ключ, управляемый формирователем длительности опорного сигнала, вход которого соединен с выходом пороговой схемы.

Кроме того, формирователь длительности опорного сигнала выполнен в виде делителя частоты, на вход которого через импульсный клана и подключен генератор импульсов с-.абильной частоты, а на выход — вход установки «нуля» триггера управления, вход установки «единицы» которого соединен с выходом пороговой схемы, а выход через разделительные диоды — с управляющими входами импульсного клапана и токового ключа; пороговая схема выполнена в виде балансной схемы сравнения с импульсным опросом и туннельным диодом на выходе, причем опросный вход схемы сравнения соединен с выходом генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого регистрирующего прибора; на фпг.2— принципиальная схема порогового устройства (схемы сравнения) .

Регистрирующий прибор состоит из мас5 штабного преобразователя 1 контролируемого тока, электрохпмического интегратора 2, порогово, схемы 3, исполнительного устройства

-1, включающего формирователь 5 длительности опорного сигнала, токовый ключ 6 и источ10 пик 7 эталонного тока.

На выходе пороговой схемы подключен блок

8 регистрации.

Формирователь 5 длительности опорного сигнала включает управляющий триггер 9 с

15 установочными входами, импульсный клапан

10, генератор 11 стабильной частоты и делитель 12 частоты.

Масштабный преобразователь 1 осуществляет преобразование контролируамого тока в

20 ток, удобный для интегрирования.

На выход измерительного усилителя масштабного преобразователя 1 включен электрический интегратор 2, выдающий выходной сигнал в виде резкого увеличения напряжения

25 между электродами при прохождении через него определенного количества электричества (I ЙЙ), равного заряду, предварительно запасенному в интеграторе. Выход интегратора 2 контролируется пороговой схемой 8, обеспечп20 вающей на выходе нормализованный по амп369499 литуде и длительности сигнал при увеличении выходного напряжения интегратора до определен ного уровня.

Выходной сигнал пороговой схемы 3 поступает на исполнительное устройство 4, которое формирует опорный сигнал — нормированный заряд, равный i»t«, и переносит его в электрохимический интегратор 2, Длительность опорного сигнала /о определяется формирователем 5, эталонный ток i» источником (стабилизатором) эталонного тока, По сигналу пороговой схемы формирователь

5 открывает токовый ключ 6 и подключает источник 7 эталонного тока к интегратору встречно по отношению к выходу масштабного преобразователя. При этом напряжение на выходе интегратора резко уменьшается. По истечении времени 1о импульс, управляющий токовым ключом б, оканчивается, и источник

7 эталонного тока отключается от интегратора. Заряд, перенесенный при этом в интегратор, определяется как 4, 4,.

Поскольку и масштабный преобразователь, и источник эталонного тока в идеальном случае имеют бесконечно большие внутренние сопротивления, процессы интегрирования контролируемого и эталонного токов независимы.

Следовательно, если выбрать 1эт)4,пх, то Время Т между двумя выходными импульсами пороговой схемы 8 будет всегда превышать tÄÄÄ и определяться равенством т (1 — вт оп д откуда у týт оп (Ccv)т или

1 (оР)т эт оп где (ор)т — среднее значен ие контролируемого тока за время Т, т. е. частота импульсов на выходе пороговой схемы строго пропорциональна среднему за период Т значению контролируемого тока. Для регистрации контролируемого тока блок 8 регистрации выполняется в виде частотомера, для регистрации количества электричества — в виде накопительного счетчика импульсов с индикацией.

Формирование длительности t«опорного сигнала аналоговыми методами (ждущий блокинг-генератор, одновибратор, фантастрон и т. д.) в лучшем случае может обеспечить точность выдержки t„„в пределах десятых долей процента. Для повышения точности целесообразно использовать в качестве опорной величины длительность периода частоты генератора, стабилизированного кварцем.

При подаче на вход установки «1» триггера

9 сигнала от пороговой схемы триггер 9 устанавливается в «единичное» состояние, формируя передний фронт импульса, управляющего токовым ключом б. Одновременно триггер 9 снимает запрет с управляющего входа импульсного клапана 10, и импульсы с выхода генератора 11 стабильной частоты начинают поступать на вход делителя 12 частоты. Делитель частоты обеспечивает формирование импульса управления из заданного числа периодов стабильной частоты оп — Л

fc

В конце N-ro периода на выходе делителя возникает импульс, поступающий на вход установки «0» триггера 9, Триггер 9 уста навливается в «нулевое» состояние, формируя

1S задний фронт импульса, управляющего токовым ключом б, и подавая запрет на управляющий вход импульсного клапана 10. Поступление импульсов на вход делителя 12 прекращается.

20 Для повышения точности формирования длительности опорного сигнала в качестве пороговой:схемы использована схема сравне.ния с импульсным опросом. При этом сигнал на выходе схемы сравнения можно синхрони2s зировать с работой генератора 11, подав на опросный вход схемы сравнения выход генератора 11.

Рассмотрим подробнее работу схемы сравнения с импульсным опросом (см. фиг. 2), S0 включающей транзисторы 18 и 14, включен,ные по балансной схеме, на базы которых соответственно поданы выходное напряжение

U, èíòåãðàòîðà и опорное напряжение UOD, транзистор 15, включенный по схеме с общей з5 базой в общую эмиттерную цепь транзисторов

18 и 14 и выполняющий функции импульсного источника тока; усилитель 16 сигнала сравнения; эмиттерные повторители 17 и 18, обеспечивающие усиление сигнала сравнения по

40 току; туннельный диод 19, выполняющий функции порогового элемента.

Сравнение напряжений U è 1/„осуществляется эмиттерными псреходами транзисторов 13 и 14. Если U»„)U«, создаются

45 условия для проводимости транзистора 13.

В момент подачи на опросный вход положительного импульса коллекторный переход транзистора 15 обеспечивает протекание через транзисторы 18 и 14 коллекторного тока. Поs0 скольку эмиттерный переход транзистора 18 будет смещен в прямом направлении больше, чем эмиттер ный переход тр анзистор а 14, в коллекторной цепи первого транзистора потечет больший ток.

55 Разность потенциалов, созданная при протекании коллскторных токов через транзисторы 18 и 14, усиливается транзистором 16.

Транзисторы 17 и (8 обеспечивают усиление выходного сигнала транзистора 16 по току.

60 Туннельный диод 19 включен в эмиттерную цепь тр анзистор а 18. Если U„, настолько больше U«, что в эмиттерной цепи транзистора 18 ток превосходит значение тока 1„„, туннельного диода, последний переключается

65 на диффузионную ветвь вольт-амперной ха.

5 рактеристики, формируя передний фронт выходного импульса.

По окончании импульса опроса транзистор

15 запирается, ток через туннельный диод уменьшается до нуля. При этом диод 19 переключается на туннельный участок вольт-амперной характеристики, формируя задний фронт выходного импульса.

Схема в целом работает следующим образом. При опросе импульсом генератора 11 и 1вык) (оп пороговая схема, контролирующая выход интегратора 2, формирует импульс, устанавливающий триггер 9 B «единичное» состояние. При этом открывается токовый ключ б, и источник эталонного тока 7 оказывается подключенным к интегратору 2 встречно Ilo отношению к контролируемому току (выходу масштабного преобразователя I) . Начинается процесс накопле|ния в интеграторе нормированного заряда, противоположного по знаку заряду, переносимому контролируемым током.

Напряжение на выходе интегратора 2 уменьшается до нормального. Следовательно, в течение времени акоп совместно существуют два независимых процесса интегрирования— контролируемого тока и эталонного тока. При этом интегрирование осуществляется с разными знаками, т. е. результирующий заряд, накопленный в интеграторе за время t„, будет определяться выражением оп

Оэкв — 1вта — (1с1 >

0 0 или оп

Q âêâ — i„tîï

При условии „) t в любой момент времени узко ) О.

Одновременно с открыванием токового ключа снимается запрет с управляющего входа импульсного клапана 10, и следующий импульс генератора 11 попадает на вход счетчика, выполняющего функции делителя 12 частоты. Через число периодов частоты гепсрато ра 11, определяемое коэффициентом делсí IB делителя 12, на его выходе возникает импульс, переключающий триггер 9 в «нулевое» состояние. При этом запираются импульсный клапан 10 и токовый ключ б, отключая источник 7 эталонного тока от интегратора 2. Процесс интегрирования эталонного тока заканчивается. Продолжается интегрирование лишь контролируемого тока i. Заряд, накопленный в интеграторе за время t,, начинает уменьшаться: т

Овкв — — I ý T оп 0

369499

6 и при t=T становится равным нулю: т

i&7 to. idt =0, 0 откуда

T эт оп

7 т — Jidt

1 (<.I,)т эт оп

15 где (ор) т — среднее значение контролируемого тока за период T.

В момент Q„„.„=O на выходе интегратора возникает резкий скачок напряжения, фикси20 руемый выходным сигналом пороговой схемы в виде выходного импульса.

Затем цикл работы счетчика повторяется.

25 Предмет изобретения

1. Регистрирующий прибор, содержащий масштабный преобразователь, электрохимический интегратор, пороговую схему, исполни.в0 тельное устройство и блок регистрации, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности, в нем исполнительное устройство выполнено в виде цепи из источника эталонного тока, подключенного к интегратору встречно

55 по отношению к выходу масштабного преобразователя через токовьш ключ, управляемый формирователем длительности опорного сигнала, вход которого соединен с выходом пороговой схемы.

2. Регистрирующий прибор по п. 1, orличающийся тем, что формирователь длительности опорного сигнала выполнен в виде делителя частоты, на вход которого через импульсный

45 клапан подключен генератор импульсов стабильной частоты, а на выход — вход установки «нуля» триггера управления, вход установки «едпницы» которого соединен с выходом пороговой схемы, а выход через разделитель50 ные диоды — с управляющими входами импульсного клапана и токового ключа.

3. Регистрирующий прибор по п. 1, от«ичаюи ийся тем, что пороговая схема выполнена

55 в виде балансной схемы сравнения с импульсным опросом и туннельным диодом на выходе, причем опросный вход схемы сравнения соединен с выходом генератора импульсов.

369499! ! ( (l(/ /

L сРцz,./

//Юых с/зим. 2

Составитель Л. Болотникова

Техред T. Курилко

Корректор Л. 1уркнга

Редактор Г. Котельский

Заказ 1141/5 Изд. № 1264 Тирык 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2! ./

i !

i ! !

Д ! ! (!

g1 ! ! (