Интегрирующее устройство

 

Союз Советск ик

Социапистичесиик

Республик

О П И С А Н И Е 1 945872

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.01.81 (2I ) 3240745/18-24 (51) Я Кл

Q 06С 7/18 с присоединением заявки №9пударстеапай камнтет

СССР ао делам кЪобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.82. Бюллетень № 27 (53) УДК 681 .335(088.8) Дата опубликования описания 23.07.82 (72) Авторы изобретения

Б. И. Ильин, Ю. И. Веревкин, В. И. Минаев, В. М. Борзов и Г.P. Попов

o ф

Научно-производственное объединение Ква

L (7() Заявитель (54) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислителт ной технике, в частности, к устройствам для интегрирования электрических величин, и может быть использовано в счетчиках количества электричества, генераторах, времязадающих устройствах, преобразова5 телях электрических сигналов и пр.

Известны интегрирующие устройства, основанные на принципах молекулярной электроники, например электрохимический интегратор, содержащий электрохимичеокий интегратор дискретного действия с двумя рабочими электродами, подключенными к входу порогового устройства, выходом подключенного к входу переключателя тока, к другому входу которого подключено командное устройство, стабилизатор тока, подключенный к рабочим электродам интегратора через нормально разомкнутый контакт (1)- 20

Недостатком этого устройства является отсутствие связи между командным устройством и входной электрической цепью, что является источником дополнительной погрешности интегрирования в случае, когда со стороны входной цепи сигнал отсутствует, а командное устройство периодически выдает команды на считывание информации. 3а один такой холостой цикл считывания абсолютная погрешность интегрирования составляет величину заряда а Я емкости двойного электрического слоя интегратора до вели чины напряжения отсечки. За и -циклов погрешность будет соответственно равна

rl cl Q0. Кроме того, данное устройство предполагает наличие командного устройства, представляющего сложный электрический блок, а также переключателя тока, что усложняет конструкцию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является электрохимическое интегрирующее устройство, содержащее электрохимический преобразователь информации, имеющий три рабочих электрода, источник тока, пороговый усилитель, переключатель, причем пороговый усили94587 тель подключен к электроду инвертируюшим входом, выход порогового усилителя подключен к управляющим входам переключателя тока и хронометра, а источник тока подключен к электродам интегратора через контакт переключателя тока.

B данном устройстве процесс считывания осуществляется автоматически по сигналу, 1 приходящему с интегратора после того, как его рабочий электрод под действием 10 входного тока разрядится, что исключает воэможность появления ошибок (27.

Недостатком известного устройства яв= ляется сравнительно небольшая точность интегрирования. I5

Пелью изобретения является повышение точности интегрирования.

Указанная цель достигается тем, что в интегрирующее устройство, содержащее электрохимический интегратор, подключен- у0 ный к входам порогового блока, стабилизатор тока и первый ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интегратора и считывающий блок, выход кото- д рого является выходом устройства, введены второй ключ, а также источник опорного напряжения и третий ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интегратора, второй, ключ подключен к входу считывающего блока, а управляющие входы ключей подключены к выходу порогового блока.

На чертеже представлена блок-схема

35 предлагаемого интегрирующего устройства.

Устройство содержит электрохимический интегратор 1 дискретного действия с рабочими электродами 2 и 3, подключенными к входам порогового блока 4, иоточник 5 опорного напряжения, стабилизатор 6 тока, подключенный к рабочим электродам 2 и 3, интегратора 1 через ключ 7, представляющий собой нор.— мально разомкнутый контакт. Источник 5

Опорного напряжения подключен к рабочим электродам 2 и 3 через ключ 8, представ пяющий собой нормально замкнутый контакт. Пороговый блок 4 подключен своим выходом к входам соответствующих ключей 7 и 8. Устройство содержит так50 же ключ 9 и считывающий блок 10, например электрические часы, подключенные к источнику питания (не показан) через второй ключ 9.

Устройство работает спедующим обра- 5

55 эом.

При отсутствии входного сигнала ключ

8 замкнут, а ключ 7 разомкнут. Источник

2 4

5 опорного напряжения (с относительно большим внутренним сопротивлением Р„ ) подключен к электродам 2 и 3 интегратора 1, например, в следующей полярностиминусом к электроду 2 и плюсом к электроду 3, при этом весь заряд интегратора сосредоточен на электроде 3, а разность потенциалов -между электродами 2 и 3 почти равна ЭДС источника опорного напряжения ЕО, величина которого выбирается в пределах допустимых значений напряжений "отсечки" на интеграторе (до 0,5 — 0,6 В) . Пороговый блок 4 настроен на срабатывание при напряжении, меньшем ЕО на величину порога чувствительности д0 . Появление импульса входного тока 3 „, который протекает через интегратор в направлении от электрода 2 к электроду 3, уменьшает разницу потенциалов между этими электродами. Изменение напряжения на интеграторе на величину 0 по сравнению с величиной опорного напряжения вызывает срабатывание порогового блока 4, который своим выходным сигналом размыкает ключ 8 и замыкает ключ 7, отключая при этом источник опорного напряжения от интегратора и подключая к нему стабилазатор 6 тока.

Одновременно замыкается ключ 9 и счи- тывающий блок 10 начнет отсчитывать время. От стабилизатора тока 6 через интегратор 1 начинает протекать стабилизированный ток 3О (ток считывания) в направлении, противоположном входному току. Результирующий ток интегратора равен Э „-3 . 3о в»оирается меньше

38 . Разйица токов заряжает электрод 2 до тех пор, пока Э, не исчезнет. За время протекания входного тока (длительность импульса Е ) на электрод 2 нанесется заряд Я + (3Е„- 3, )1„. По исчезновении входного тока электрод 2 разряжается током 3о . По окончании разряда электрода 2 напряжение на интеграторе 1 начнет резко (co скоростью за ряжения емкости двойного электрйческого слоя) увеличиваться и после того, как оно станет равным по величине опорному напряжению, пороговый блок сработает "и возвратится в исходное состояние, при этом возвратятся в исходное состояние ключи 7-9, т. е. ключ 8 замкнется, а ключи 7 и 9 разомкнутся, соответственно подключится источник 5 опорного напряжения, отключится стабилизатор 6 тока от интегратора l и выключается .считывающий блок 10.

Время считывания пропорционально величине произведения длительности входно872 6 порога срабатывания порогового блока, можно уменьшить ошибку интегрирования в 10-50 раз, что особенно важно при интегрировании сигналов с малой кулон5 амперной площадью.

5 945 го тока на его амплитулу (для прямоугольного импульса) или для импульса произвольной формъп

Ф= — 3 Ж

1 о о

Минимальная величина плошади интегрирующего импульса тока выбирается из условия допустимой погрешности, определяемой как р,а.

О

dL-„— — 1

Звал где йЯ - заряд емкости двойного электрио ческого слоя (до напряжения отсечки).

Чем меньше и Q<, тем выше точность

f 15 при одинаковом значении Q >Величину ьЯО можно уменьшить, сни-. жая уровень порога срабатывания порогового блока 4 (напряжение отсечки тока). Однако нижний предел его ограго ничен величиной напряжения на интеграторе в режиме окисления-восстановления рабочего вещества на рабочих электродах и которое, в свою очередь, определяется силой тока через интегратор, а также температурой и другими причинами. Уменьшить ошибку можно, если исходную рабочую точку сместить к лорогу срабатывания на величину, которую способен различать с достаточной надежностью пороговый блок В этом случае

30 напряжение источника 5 опорного напряжения выбирается несколько меньше порога срабатывания порогового блока 4.

Выбирая напряжение источника опорно

ro напряжения по отношению к величине

Формула изобретения

Интегрирующее устройство, содержащее электрохимический интегратор, подключенный к входам порогового блока, стабилизатор тока и первый ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интегратора, и считывающий блок, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цель|о повышения точности интегрирования, в него введены вторОЙ ключ, а также иоточник опорного напряжения и третий ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохимического интегратора, второй ключ подключен к входу считывающего блока, а управляющие входы ключей подключены к выходу порогового блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ..Авторское свцдетельствс СССE

% 408381, кл. Н 01 Я 9/22, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N. 2962067/24, кл. Gr 06 С 7/18, 1980 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 5333/69 Тираж 731 Подписное

Фипиап ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4