Интегрирующее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)924?21 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 210780 (21) 2962067/18-24 (311М.Кл з с присоединением заявки ¹â€”

G 06 G 7/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

I (23) ПриоритетОпубликовано 300482. Бюллетень ¹ 16

)$3) УДК 681.ЗЗ5 (088.8) Дата опубликования описания 300482 (72) 4втор изобретения

33.3. Ташчян

Г (71) Заявитель (54) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к устройствам для интегрирования длительных изменяющихся Во времени электрических сигналов, например тока, и может быть использовано, в частности, при проведении кулонсметрического анализа.

Известны устройства для проведения длительного интегрирования, выполненные на основе электрохимических преобразователей информации (1).

Наиболее высокими эксплуатационными характеристиками обладают ин- теграторы, использующие электрохимические преобразователи с твердофазным электролитом. В данных устройствах количество протекающего.электричества преобразовывается электрохимическим преобразователем в пропорцио-, нальное напряжение, которое измеряется. вольтметром (2).

Недостатком известного устройства является ограниченная точность интегрирования, обусловленная нелинейнастью преобразсвания каЛИчестдй ,ЗЛФНТ(3НЧОс766 Р НФП(333й(АННО е KPQI4O ТО

РОу 33 нОи ОР(3В33нчйн 3333ОДОл 3333703 33и

1рования из-за ограничения уровня допустимого напряжения на электрическом преобразователе, выше которого в нем начинаются побочные, неосновные процессы.

Наиболее близким к предлагаемому является интегрирующее устройство, содержащее электрический преобразователь, который через переключатель тока подключен к источнику эталонного тока, и хронометр, измеряющий суммарное время этого подключения. Периодическое подключение осуществляют с помощью тактового (инфранизкочастотного) генератора, а отключениепороговым устройством (3).

Недостатком известного является снижение точности интегрирования с расширением диапазона интегрирующего тока. Входной ток электрохимических преобразователей может меняться в 10 раз. Во столько же раз в известном устройстве при периодическом подключении источника эталонного тока будет меняться время компенcàöèè в отдельных циклах интегрирования. Следовательно, пропорциональнО уИеНВ(йОН33Ю в33ОДН9ГО ТОН1 ФуДОт

POQV33 33ОР@О333НООЗЬ НЗЬЖЦЗОНН33 33РОМО3333 в отдельном цикле, а в результатеи погрешность интегрирования.

924721

Цель изобретения — повышение точности интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, что в интегрирующее устройство, содержащее интегрирующий электрохимический преобразователь, вход которого, являющийся входом интегрирующего устройства, через переключатель тока соединен с источником эталонного тока, и суммирующий хронометр, введен ключ и гистерезисный компа- 10 ратор, сигнальный вход которого подключен к выходу интегрирующего электрохимического преобразователя, вход обнуления через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, а выход че- 15 рез разделительный диод подключен управляющим входом переключателя тока и суммирующего хронометра.

Гистерезисный компаратор выполнен на дифференциальном операционном усилителе, выход которого, являющийся выходом гистерезисного компаратора, через последовательно соединенные второй разделительный диод и первый масштабный резистор подключен к неинвертирующему вхоцу дифференциального операционного усилителя, соединенному через второй масштабный резистор с шиной нулевого потенциала, причем инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя является сигнальным входом, а общий вывод масштабных резисторов — входом обнуления гистерезисного компаратора.

На фиг. 1 приведена схема интегрирующего устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма напряжения на электрическом интегрирующем преобразователе °

Интегрирующее устройство содержит электрический интегрирующий преобразо40

-ватель 1,твердофазный трехэлектрод,к входу которого подключены последовательно соединенные источник 2 эталонного тока 3 и переключатель 3 тока,а к выходу — вход гистерезисного компа- 4 ратора 4,выход которого подключен к управляющим входам переключателя 3 тока и суммирующий хронометр 5 через разделительный диод 6. На вход электрохимического интегрирующего преобра- gp зователя 1 подается входной ток ® .

Гистерезисный компаратор 4 выполнен на дифференциальном операционном .усилителе 7,охваченном положительной обратной связью через масштабные резисторы 8 и 9.B разрыв цепи обратной

c ÿýè включен разделительный диод 10.

Между входом обнуления гистерезисного компаратора и шиной нулевого потенциала включен ключ 11.

Устройство работает следующим образом.

При проведении интегрирования напряжение U <,(ôèã. 2) на электрохимическом интегрирующем преобразователе растет пропорционально количеству 65 электричества, прошедшего через него.

При дОстижении Ц „уровня Цгр, определяемого соотношением сопротивлений резисторов 8 и 9, а также максимальным значением выходного напряжения дифференциального операционного усилителя 7, последний переходит из одного по полярности граничного состояния в другое и подает на управляющие входы переключателя 3 тока и суюлирующего хронометра 5 управляющий сигнал. В результате начинается компенсация и измерение при этом времени, т.е. считывание информации. Благодаря тому, что 3 — эталонный ток — противополярен входному, а по величине больше последнего, напряжение U начинает спадать (фиг. 2 (t,) .

Благодаря наличию диода 10 напряжение обратной связи при этой полярности отсутствует, что обеспечивает в такте компенсации (считывания) работу компаратора 4 как нуль-органа, причем со стабильным уровнем срабатывания. При достижении 0 „ нуля (фиг. 2) усилитель 7 вновь переходит в первоначальное граничное состояние, в результате снимается управляющий сигнал и у усилителя 7 появляется напряжение U p обратной связи. Все описанное циклически повторяется. Хронометр 5 суммирует отрезки времени (4 < - фиг. 2) компенсации. После окончания интегрирования (t«фиг. 2) необходимо на мгновение замкнуть (вручную или от командного устройства) ключ 11, что обеспечивает пропадание напряжения обратной связи и перевод схемы в режим компенсации (считывания) независимо от значения в это время.

Таким образом, в предлагаемом устройстве подключение источника эталонного тока происходит по мере достижения напряжения в электрохимическом преобразователе определенного уровня, а не периодически, как в известном устройстве, это значительно снижает диапазон времени компенсации в отдельных циклах при изменении уровня входного (интегрируемого) тока.

Например, если уровень эталонного тока всего на 20% превышает значение максимального входного тока, то при изменении последнего от максимума до нуля время компенсации в отдельных циклах будет меняться всего в 6 раз (вместо 10 раз), что обеспечивает существенное повышение точности интегрирования. Конкретное значение погрешности интегрирования, обусловленной неточностью измерения времени компенсации при этом, зависит от дискретизации (при цифровом измерении времени) в измерении времени, а также от инерционности переключения тока, 924721

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2820/67 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óÿroðîä, ул.Проектная, 4

1. Интегрирующее устройство, содержащее интегрирующий электрохимический преобразователь, вход которого, являющийся входом интегрирующе- 5

ro устройства, через переключатель тока соединен с источником эталонного тока, и суммирующий хронометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности интегриро- 1О вания, в него введены ключ и гистерезисный компаратор, сигнальный вход которого подключен к выходу интегрирующего электрохимическоГо преобразователя, вход обнуления через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, а выход через разделительный диод подключен к управляющим входам переключателя тока и суммирующего хронометра.

«2. Устройство по п. 1с о т л ич а ю щ е е с я тем, что гистерезисный компаратор выполнен на дифференциальном операционном усилителе, выход которого, являющийся выходом гистерезисного компаратора, через последовательно соединеиные разделительный диод и первый масштабный резистор подключен к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, соединенному через второй масштабный резистор с шиной нулевого потенциала, причем инвертирующий вход дифференциального операционно-го усилителя является сигнальным входом, а общий вывод масштабных резисторов — входом обнуления гистерезисного компаратора.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1.„Приборы и системы управления, 1974, Р 3, с. 28-40.

2. Твердофазный кулонометр. Инфор" мационный листок 9 506-77, Свердловский межотраслевой территориальный

:центр научно-технической информации и пропаганды.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 408381 кл. Н 01 G 9/22, 1972 (прототип) .