Электрохимическое интегрирующее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1н1 539302

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.04.75 (21) 2119057/1О с присоединением заявки Л (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 06.01.77 (51) М. Кл.з 6 066 7/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Петриенко, Б. Е. Асеев и В. E. заксен (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение может быть использовано в аппаратуре автоматики и измерительной техники, в частности в автоматических системах управления и контроля.

Известен электрохимический интегратор, обеспечивающий неограниченный интервал интегрирования и содержащий дискретный твердофазный интегратор с двумя электродами, один из которых непосредственно, а другой через ключ подключены к источнику стабилизированного тока, времязадающее устройство, вход которого связан с пороговым усилителем, а выход — с входом ключа (1).

Однако это устройство может определять только интервал интегрирования, по истечении которого интервал от входного тока достигает заданного значения.

Для определения интеграла от входного тока за период интегрирования т этот интегратор должен включать дополнительное устройство, обеспечивающее измерение периода интегрирования. К недостаткам данного электрохимического интегрирующего устройства следует отнести и то, что для нормального его функционирования необходимо обеспечить соблюдение следующего неравенства:

/О) твх(1), где 4., — входной ток, t — период времени, 1о — стабилизированный ток. Это приводит к необходимости знать заранее пределы изменения входного тока. Более того, если амплитуда изменения входного тока будет большой, а частота колебаний низкой, то в период, ког5 да 4,(t) принимает минимальные значения, разностный ток, протекающий через интегрирующий элемент, станет большим, а величина заряда Q< — значительной. В результате резко увеличится интервал времени г;, а следова10 тельно, и период t. Так как время одного цикла является периодом квантования, то увеличение приводит к у.величению ошибки дискретности. Таким образом у данного электрохимического интегрирующего преобразователя

15 ошибка дискретности изменяется в течение всего периода интегрирования и может принимать большие значения.

Кроме того, указанному электрохимическому интегратору присуща ошибка интегрирова20 ния, обусловленная инерционностью интегрирующего элемента, порогового усилителя и ключа.

Для повышения точности интегрирования и расширения функциональных возможностей

25 предлагаемого устройства в нем трехэлектродный электрохимический интегратор включен в одну, а источник интегрируемого тока в другую диагональ моста, плечами которого являются ключи, причем два электрода интеграто30 ра через пороговые диоды, а третий — непо539302 средственно подкл|очены к входу порогового устройства, выход которого связан с триггером, обеспечивающим управление кл о гамп.

Такое включение ингеграторя обсспечнвяст с помощью входного 1окя периодический перенос количества рабочего иещесгвя, Л,>С!, равное Я с одного электрода на другон. Возникающие при этом скачки напряжения ис пользуются для управления ключами, т. е. для обеспечения реверса тока, протекающего через интегрирующий элемент. Кроме того, в интегрирующее устройство введено вычислительное устройство, вход которого связан с выходом порогового устройс1ва н с выходом измерителя временных интервалов В результате чего обеспечивается подсчет количества возникающих скачков напряжения и и количество импульсов К, поступающих от генератора и характеризующих временной интервал интегрирования. Зная значения и и k, в вычислительном устройстве вычисляется значение интегратора входного тока за период интегрирования по формуле: где М= Ьt f, f — частота следования импульсов.

На чертеже представлена блок-схема описываемого интегрирующего устройства, состоящего из трехэлектродного электрохимического интегратора с дискретным считыванием 1, включенного в диагональ моста, состоящего из четырех ключей 2, 3, 4, 5, порогового устройства 6, вход которого через пороговые диоды 7, 8 непосредственно связан с электродами интегратора, а выход — с вычислительным устройством 9 и со счетным входом триггера 10, обеспечивающего управление ключами 2, 3, 4, 5. Кроме того, в интегрирующее устройство входит измеритель временных интервалов 11, "остоящий из формирователя 12 импульсов, триггера 13, генератора 14 импульсов, делителя 15 частоты, ключа 16, выход которого связан с входом вычислительного устройства 9.

При этом источник интегрируемого тока 17 через ключ 18, управляемый триггером jI3, подключен ко второй диагонали мостового переключателя.

Электрохимическое интегрирующее устройство функционирует следующим образом.

Пусть триггер 10 находится в состоянии, при котором ключи 3 и 5 установлены в положение а, ключи 2 н 4 — в положение b. Кроме того, положение триггера 13 обеспечивает закрытое состояние ключей 16 и 18. В момент времени

t характеризующий начало интегрирования, на формирователь 12 подается импульс тока, который обеспечит переход триггера 13 в дру-ое устойчивое состояние, а следовательно, открытие ключей 16 и 18. Открывшийся ключ 18 обеспечивает прохождение входного тока через ключ 5, дискретный интегратор 1 и ключ

3, в результате чего начинается перенос AgC1

60 с рабочего электрода на .-.лскI ðoä «склад». В то жс время с генератора 1! i мпульсы тока нос,: с уменьшения асготы следования в делителе 15 через открывшийся клю 16 начинают

1!Ос Гуll<1 ГI> i3 ны н1«, н .1 c tüttÎñ устропс1 Бо 9, гдс осу псе гилис гся подсчет пх коли |ества (/г) .

Как только все рабочее вещество будет неренсссно с раоочсго элсктрода ня электрод

«склад», потенциал рабочего электрода скачком снизится до 0,5 В, пробьет пороговый диод 8, в результате чего на вход порогового устройства поступит скачок напряжения. Пороговое устройство 6 сработает, и с его выхода импульс поступит на вход вычислительного устройства 9 н на счетный вход триггера 10.

Последний, перебросившись в противоположное состояние, обеспечит установление ключей

3 и 5 в положение b, а ключей 2 и 4 — в положение а. В результате этого через дискретный интегратор начнет протекать ток противоположного направления, обеспечивая перенос

AgCl с электрода «склад» на рабочий электрод. После полного переноса рабочего вещества потенциал электрода «склад» скачком снизится до 0,5 В, пробьет диод 7, в результа те чего сработает пороговое устройство, импульс с которого поступит на вход вычислительного устройства 9, и кроме того, с помогцью триггера обеспечит возвращение ключей 3 и 5 в положение а, а ключей 2 и 4 — в положение b. 1,алее цикл повторяется. Таким образом, рабочее вещество будет периодически переноситься с электрода на электрод, а возникающие при этом скачки напряжения будут поступать в вычислительное устройство 9, где будет осуществляться нх количественный подсчет (n) Когда наступит момент окончания интегрирования (4), через формирователь 12 импульс тока будет подан на триггер 13, который, перейдя противоположное состояние, закроет ключи 16 и 18 и выдаст команду управления в вычислительное устройство. Закрывающийся ключ 18 рвет цепь прохождения интегрируемого тока через дискретный интегратор, а закрывшийся ключ 16 прекращает подачу импульсов с генератора 14 в вычислительное устройство 9. В то же время, после получения команды управления вычислительное устройство по имеющимся значениям и и

k начнет вычисление результата интегрирования по формуле (2).

Использование предлагаемого электрохимического интегрирующего устройства особенно эффективно, если оно входит составной частью в систему со своим цифровым вычислительным устройством. В этом случае вычисление результата интегрирования можно осуществлять ня этом устройстве, в результате чего затраты на построение интегрирующего устройства будут незначительными.

Формула изобретения

Электрохимическое интегрирующее устройство, содержащее дискретный твердофазный интегратор, включе.шый в диагональ моста и

6 г !!

1

Составитель Н. Швыркова

Техред М. Семенов

Редактор С, Хейфиц

Корректор Л. Котова

Заказ 131/6 Изд. ¹ !882 Гиран 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раушск",ë наб., д. 4 5

Типография, пр Сапунова, 2 источник интегрируемого тока к входу моста, плечами которого являю гся переключающие устройства, причем два электрод" интегратора через пороговые диоды, а третий — непосредствегп1о подкл1о1ены к входу порогового уси- 5 лителя, выход которого связан со счетным входом триггера, при этом каждый выход триггера соединен с входами двух переключающих устройств, находящихся в противоположных плечах, отличающееся тем, что, с целью 1р повышения точности интегрирования и расширения функнио.1зльи1,1х Возможностей иитсч рирующс1о устро!!ства, он оснабжено измерителсм врсмснных ин 1с1звалoв 11 ВЫ 1ислитсл1. н!ят1 устройством, причем В1.!ходы порогового ус Iлитсля и измерителя Временных интервалов соединены с входами Вы н1сли телы!ого устройс ьа.

Источники информации, принятые во внимание пр;I экспертизе.

1. Авт. св. ¹ 344460, М. 1(л. G 06G 7/18, 1971 (прототип) .