Электронный интегратор

 

ОП И САНИЕ, ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

-« 723601

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 200378(21) 2592266/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 06 G 7/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.335 (088.8) Опубликовано 25.0380. Бюллетень (В 11

Дата опубликования описания 250380. (72) Авторы изобретен и я

А. Н. Могилевский и В. A. Славный (71) Заявитель

Ордена Ленина институт геохиМии и аналитической химии им. В. И. Вернадского AH СССР (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к электронной измерительной;ехнике, в частности к электронным интеграторам медленно изменяющихся сигналов.

Известны электронные интеграторы, содержащие интегрирующий решающий усилитель, к выходу которого подключен управляющий элемент переключающего устройства, источники эталонного и измеряемого напряжения и хронометр.

Переключающее устройство выполнено в виде электромагнитного реле, обмотка которого является управляющим элементом переключающего участка (1) и (2) . 15

Недостаток их заключается в увеличении погрешности интегрирования при уменьшении величины измеряемых сигналов.

Наиболее близким к предлагаемо- 20 му является электронный интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, источник входного напряжения и источник эталонного напряжения, одноименные полюсы которых через размыкающие контакты контактной группы соединены со входом интегрирующего усилителя, другой полюс источника эталонного напряжения подключен к за,мыкающему контакту контактной группы,хронометр, разделительный диод и блок управления контактной группы (3).

Недостатком интегратора является неточность ннов рирования при малой величине входного сигнала.

Цель изобретения — повышение точности интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, то в электронный интегратор введены дополнительный интегрирующий усилитель, компаратор и,источник)опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом дополнительного интегрирующего усилителя, выход компаратора через разделительный диод соединен со входами хронометра и блока управления контактной группы, а вход дополнительного интегрирующего усилителя подключен к выходу основного интегрирующего усилителя.

Наличие нового узла и новых связей обеспечивает получение близкого к нулю значения среднего напряжения на выходе основного интегрирующего усилителя на протяжении каждого цикла интегрирования (кроме последнего) .

Тем самым существенно снижается погрешность интегрирования.

723601

На фиг. 1 изображена блок-схема электронного интегратора; на .фиг.

2 — временные диаграммы сигналов в отдельных узлах интегратора: а) входное напряжение; б) напряжение на выходе основного интегрирующего усилителя; в) напряжение на выходе дополнительного интегрирующего усилителя (U „ — напряжение опорного источника);

r) напряжение на выходе компаратора.

Интегратор содержит последовательно соединенные основной интегрирую. щий усилитель 1, дополнительный интегрирующий усилитель 2 и компаратор 3. Компаратор выполнен в виде решающего усилителя с двумя входами, к одному из которых подключен источник 4 опорного напряжения. На выходе компаратора 3 через разделительный диод 5 включены хронометр б и блок 7 управления, обмотка элект ромагнитного реле контактной группы

8. Источник 9 входного напряжения и источник 10 эталонного напряжения, превосходящий его по величине напряжения, соединены друг с другом встречно (одноименными полюсами).

Переключающий контакт контактной группы 8 соединен со входом основного интегрирующего усилителя 1, замыкающий контакт контактной группы 8 — с источником 10 эталонного напряжения, а размыкающий контакт— с одноименными полюсами источников эталонного и входного напряжений.

B начальный момент работы интегратора напряжение на выходе компа- ратора 3 отрицательное (фиг. 2г), так как на один иэ его входов (инвертирующий) подано положительное напряжение U Ä источника 4 опорного напряжения, а напряжение на другом входе равно нулю. Разделительный диод 5 заперт отрицательным напряжением на выходе компаратора 3, ток ,через обмотку 7 не протекает и входное напряжение (фиг. 2 а) через контактную группу 8 поступает на вход основного интегрирующего усилителя 1. Напряжение на выходе усилителя 1 увеличивается по абсолютной величине (фиг. 26) . Одновременно увеличивается и напряжение на выходе дополнительного интегрирующего уси" лителя 2 (фиг. 2в). Когда оно достигнет величины напряжения источника 4 опорного напряжения П (напряжение на выходе усилителя 1 в этот момент равно U, ), напряжение на выходе компаратора 3 (фиг. 2г) изменяет свою полярность и разделительный диод 5 открывается. Увеличение тока через обмотку 7 приводит к переключению контактной группы 8. В результате этого на вход усилителя 1 посту1.ает разность напряжений источников 9 и 10 и напряжение на выходе усилителя 1 начинает уменьшаться по абсолютной величине (фиг. 2б), переходит через нуль и снова начинает увеличиваться. Напряжение на выходе усилителя 2, пропорциональное интегралу напряжения на выходе усилителя 1, сначала возрастает (до момента перехода через нуль напряжения на выходе усилителя 1), а потом начинает уменьшаться (фиг. 2в) . Когда оно вновь достигнет величины U (наоп пряжение на выходе усилителя 1 при этом равно U „„), напряжение на выходе компаратора 3 изменяет знак (фиг.

2 г), разделительный диод 5 запирается, протекание тока через обмотку 7 реле прекращается и контактная группа 8 отключает источник 10 эталонного напряжения. Далее описанные процессы повторяются циклически. Величину интеграла оценивают по суммарной длительности импульсов, поступающих на вход хронометра б через разделительный диод 5 и равных длительности вкЛючения источника 10 эталонного напряжения.

Среднее значение напряжения на выходе основного интегрирующего решающего усилителя 1 (фиг. 2б) за каждый полный цикл интегрирования точно равно нулю (площади одинаково заштрихованных треугольников равны) . Поэтому методическая погрешность интегратора равна нулю на протяжении всех полных циклов интегрирования, кроме последнего, в котором среднее значение напряжения на выходе усилителя 1 в общем случае не равно нулю ввиду произвольности момента окончания интегрирования. Легко показать, однако, что по своему влиянию на результат йнтегрирования, методическая погрешность последнего цикла уменьшается в число раз,равное числу циклов.

Йетрудно также видеть, что медленные изменения уровня срабатывания компаратора 3, управляющего переключением контактной группы 8, приводит только к совместному пропорциональному изменению величин U р и Uo-, a среднее значение напряжения на выходе усилителя 1 за цикл интегрирования остается равным нулю.

В интеграторе блок управления (обмотка реле) контактной группы подключен к выходу дополнительного интегрирующего усилителя через усилитель (компаратор), что .позволяет выбирать напряжение .срабатывания переключающего устройства независимо от параметров обмотки реле. Возможно также (для упрощения интегратора) подключение обмотки реле к выходу дополнительного интегрирующего решающего усилителя через некоторый пороговый элемент, например — стабилитрон, напряжение стабилизации которого и будет определять напряжение

723601

Формула изобретения м

43/

К ф cia+

-3

Ц з

Зя

2) З . М срабатывания переключающего устройства.

В зависимости от конкретных требований к точности и от параметров переключающего устройства (в частности, от его быстродействия) вход хронометра может быть подключен и к другим точкам электронной схемы интегратора, например — к выходу переключающего устройства.

Преимуществом предложенного интегратора по сравнению с известным является высокая точность при интегрировании малых сигналов. Это объясняется тем, что методическая погрешность интегратора практически равна нулю на протяжении каждого отдельного цикла компенсационного интегрирования .

Электронный интегратор, содержащий источник входного напряжения .и источник эталонного напряжения, одноименные полюсы которых через размыкающие контакты контактной группы соединены со входом интегрирующего усилителя, другой полюс источника эталонного напряжения подключен к замыкающему контакту контактной группы, хронометр, разделительный диод и блок управления контактной группы, отличающийся тем, что, с целью повышЕния точности интегрирования, в него введены дополнительный интегрирующий усилитель, компаратор и источник опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом дополнительного интегрирующего усилителя, выход компаратора через разделительный диод соединен со входами хронометра и блока управления контактной группы, а вход дополнительного интегрирующего усилителя подключен к выходу основного интегрирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.,Отчет Р РС-412, Разработка

Щ прецизионного кулонометра с регулируемым потенциалом для электротехнического определения основных компонентов. М., ГЕОХИ AH СССР, 1972, ч. I.

2.д Авторское свидетельство СССР по

g5 заявке 9 2549902/18-24,кл.G 06 G 7/18, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 374618, кл. G 06 G 7/18, 1973 (прототип).

ЦНИИПИ Заказ э29/15

ag Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4