Электронный интегратор

 

3746I8

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа Советских

Социалистическиа

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. 6 06g 7/18

Заявлено 17.II.1971 (¹ 1630325/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.111.1973. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 15.VI.1973 комитет по селам иаобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.335(088.8) Авторы изобретения

Заявитель

Л. П. Малявкин, А. Н. Могилевский и В. А. Славный

Ордена Ленина Институт геологии и аналитической химии им. В. И, Вернадского

ЭЛЕКТРОННЪ|Й ИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к электронной измерительной технике и может быть использовано, в частности, в электрохимии (кулонометрии).

Известны различные схемы электронных интеграторов, использующих решающий усилитель в режиме интегрирования. В наиболее точных из них применяется двухтактное (компенсационное) интегрирование, при котором после интегрирования измеряемого напряжения теми же цепями,и узлами интегрируют компенсирующее (эталонное) напряжение, полярность которого обратна полярности измеряемого напряжения. Интеграторы, построенные по такой схеме, позволяют полностью исклю пггь влияние нестабильности величин сопротивления и емкости RC-звена усилителя, однако при увеличении продолжительности инте пирования точность интегрирования снижается вследствие влияния ряда факторов, из которых главным является утечка в,конденсаторе RC-звена усилителя. В то же время периодизация процесса интегрирования, применяемая обычно для уменьшения влияния утечки не применима для рассматриваемых интеграторов из-за потери информации об измер::омом напряжении во время интегрирования эталонного напряжения.

Цель изобретения заключается в повышении точности интегрирования длительных сигналов двухта ктным компенсационным интегратором.

Эта цель достигается тем, что одна клемма псгочника эталонного напряжения подключена ко второму входу переключающего устройства, а вторая соединена с одноименной клем5 мой источника входного напряжения.

lÜ фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого интегратора; на фиг. 2— временные диаграммы работы интегратора: а — входное напряжение; б — напряжение на

10 выходе интегрирующего решающего усилителя; о — -напряжение на входе хронометра.

Электронный интегратор содержит интегрируюгций решающий усилитель 1, на выходе которого включено электромагнитное реле 2 с

15 переключающими контактами 8, 4, 5, источник б входного напряжения и источник 7 эталонного напряжения с малым внутренним сопротивлением, соединенные друг с другом одним из одноименных полюсов, конденсатор 8, вклю20 ченный между нормально замкнутыми контактами 8 и 4, электронный хронометр 9, подключенный ко входу интегрирующего решающего усилителя через разделительный диод 10. Величина напряжения источника 7 эталонного

25 напряжения превышает величину напряжения источника б входного напряжения. Электронный хронометр 9 должен обладать свойством суммировать показания.

Б начальный момент напряжение на выходе

30 интегрирующего решающего усилителя 1 рав374618

3 но нулю, поэтому контакты 8 и 4 реле 2 замки ты, а контакты 4 и 5 разомкнуты. Напряжение источника б входного напряжения (на фиг. 1 гюказан источник положительной полярности) поступает на .вход интегрирующего решающего усилителя 1 через контакты 8 и 4.

Напряжение на выходе усилителя 1 начинает возрастать пропорционально интегралу от входного напряжения (см. фиг. 2а и 2б) и по достижении некоторого определенного значения вызывает срабатывание реле 2. При этом контакты 8и4 размыкаются,,а контакты 4 и 5 замыкаются. В результате ко входу интегрирующего решающего усилителя 1 подключаются источники входного и эталонного напряжения, включенные встречно. Так как величина эталонного напряжения превышает величину входного напряжения, то напряжение на входе интегрирующего решающего усилителя изменяет знак. Вследствие этого напряжение, равное разности величин входного и эталонного напряжений, через диод 10 поступает на вход электронного хронометра 9 (см. фиг. 2в), вызывая включение хронометра, а напряжение на выходе решающего усилителя 1 начинает уменьшаться (см. фиг. 2б).

Ко да напряжение на выходе усилителя 1 уменьшится до достаточно малой величины, реле 2 отпускает. Контакты 4 и 5 размыкаются, а контакты 8 и 4 замыкаются. На вход решающего усилителя 1 вновь поступает тольк;; напряжение источника входного напряжепия, поэтому напряжение на входе электронного хронометра 9 делается равным нулю, вследствие чего последний прекращает измерение времени (см. фиг. 2в). Напряжение на выходе решающего усилителя 1 возрастает пропорционально интегралу от входного напряжения и вызывает срабатывание реле 2, после чего все процессы повторя ются.

Величина интеграла определяется по произведению иэ1, где u> — величина напряжения источника эталонного напряжения, 4 — суммарное время включения хронометра.

Конденсатор 8, включенный между нормально замкнутыми контактами 8 и 4, предназначен для устранения погрешностей интегрирования, обусловленных конечным временем пролета контакта 4 и «дребезгом» контактов 8, 4 и 5. Во время срабатывания реле 2, .когда в течение некоторого времени контакт 4 не соединен ни с контактом 8, ни с контактом 5, напряжение источника входного напряжения поступает на вход интегрирующего решающего усилителя 1 через конденсатор 8. При этом, если постоянная времени цепи, образованной конденсатором 8 и входным сопротивлением решающего усилителя 1, много больше времени пролета контакта 4, то конденсатор 8 не успевает зарядиться за время пролета, и все напряжение источника входного напряжения остается приложенным ко входу решающего усилителя 1. При замыкании контактов 4 и 5 конденсатор 8 практически мгновенно (так как внутреннее сопротивление источника эта5 ю

15 го г5

50 лонного напряжения мало) заряжается до напряжения источника эталонного напряжения и при кратковременном размыкании контактов

4 и 5 («дребезг» контактов) не успевает разрядиться.

Таким же образом протекают все процессы и при отпускании реле 2. Если погрешность, обусловленная «дребезгом» контактов и временем пролета, не имеет существенного значения, то конденсатор 8 может быть исключен из схемы интегратора.

При практическом осуществлении интегратора целесообразно подключать реле 2 не непосредственно к выходу интегрирующего решающего усилителя 1, а через усилительное устройство (например, триггер Шмидта) с тем, чтобы напряжение отпускания реле соответствовало нулевому напряжению на выходе решающего усилителя.

В зависимости от конкретных требований к точности и диапазону измерения в качестве реле 2 можно использовать электромагнитные реле, поляризованныс реле, транзисторные ключи и другие ключевые устройства. При использовании электронного хронометра, чувствительного к напряжению только определенной полярности, разделительный диод 10 может быть исключен из схемы интегратора.

Преимуществом предлагаемого интегратор а является и независимость его показаний от величины внутреннего сопротивления источника входного напряжения, так как ток источника эталонного напряжения протекает по той же самой цепи (внутреннее сопротивление источника входного напряжения и входное сопротивление интегрирующего решающего усилителя 1), что и ток источника входного напряжения.

Макет электронного интегратора, построенный на базе серийного решающего усилителя, реле с магнитоуправляемыми контактами и электронного частотомера в качестве хронометра, показывает, что точность такого интегратора практически определяется только стабильностью источника эталонного напряжения и точностью частотомера (хронометра). Погрешность интегрирования не превышает

0,002 — 0,005 при стабильности не меньше

0,001 за две недели в лабораторных условиях.

Предмет изобретения

Электронный интегратор, содержащий, интегрирующий решающий усилитель, к выходу которого подключен управляющий элемент переключающего устройства (например, реле), источник входного напряжения, соединенный с первым входом переключающего устройства, выход которого соединен со входами решающего усилителя и электронного хронометра, и источник эталонного напряжения, отличаюсииися тем, что, с целью повышения точности интегрирования, одна клемма источника эта374618

Фив.2

Составитель С. Белан

Редактор Н. Данилович

Корректор Н. Аук

Техред 3. Тараненко

Заказ 1654/3 Изд. № 355 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 лонного напряжения подключена к второму входу переключающего устройства, а вторая соединена с одноименной клеммой, источника входного напряжения.