Электронный интегратор

О П И С АН И; Е, ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. 6 06 6 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ордена Ленина институт геохи)сии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН 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 . 15Недостаток их заключается в увеличении погрешности интегрирования при уменьшении величины измеряемых сигналов.Наиболее близким к предлагаемо 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 груп- ЗО пы,хронометр, разделительный диод и блок управления контактной группы (3.Недостатком Интегратора является неточность инттрирования при малой величине входного сигнала.Цель изобретения - повышение точности интегрирования.Поставленная цель достигается тем, дто в электронный интегратор введены дополнительный интегрирующий усилитель, компаратор и,источник опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом дополнительногоинтегрирующего 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 усилителяНаличие нового узла и новых связей обеспечивает получение близкодо к нулю значения среднего напряжения на выходе основного интегрирующего усилителя на протяжении каждого цикла интегрирования (кроме последнего) . Тем самым существенно снижается погрешность интегрирования.5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 40 65 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 )- напряжение опорного источника);г) 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 хронометрб и блок 7 управления, обмотка элект ромагнитного реле контактной группы8. 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.В начальный момент работы интегратора напряжение на выходе компа- ратора 3 отрицательное (фиг. 2 г), так как на один иэ его входов (инвертирующий) подано положительное напряжение Писточника 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 входосновного интегрирующего усилителя 1Напряжение на выходе усилителя 1 увеличивается по абсолютной величине (фиг. 26) . Одновременно увеличивается и напряжение на выходе дополнительного интегрирующего уси" лителя 2 (фиг. 2 в). Когда оно достиг" нет величины напряжения источника 4 опорного напряжения П (напряжение на выходе усилителя 1 в этот момент равно Б, ), напряжение на выходе компаратора 3 (фиг. 2 г) 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 посту 1.ает разность напряжений источников 9 и 10 и напряжение на выходе усилителя 1 начинает уменьшаться по абсолютной величине (фиг. 2 б), 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. 2 в), Когда оно вновь достигнет величины(наоп пряжение на выходе усилителя 1 при этом равно 0 ), 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 (фиг2 б) 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 . Нетрудно также видеть, что медленные изменения уровня срабатывания компаратора 3, управляющего переключением контактной группы 8, приводит только к совместному пропорциональному изменению величин и,р,б и Нот. а 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 напряжение723601 Формула изобретения 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 иблок управления контактной группы,о т л и ч аю щ и й с я тем, что, сцелью повышЕния точности интегрирования, в него введены дополнительный интегрирующий усилитель, компаратор и источник опорного напряжения,подключенный к первому входу компаратора, второй вход которого соединенс выходом дополнительного интегрирующего усилителя, выход компараторачерез разделительный диод соединенсо входами хронометра и блока управления контактной группы, а входдополнительного интегрирующего усилителя подключен к выходу основного интегрирующего усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Отчет Р РС, РазработкаЩ прецизионного кулонометра с регулируемым потенциалом для электротехнического определения основных компонентов. М., ГЕОХИ АН СССР, 1972, ч, 1.2. Авторское свидетельство СССР по5 заявке Р 2549902/18-24,кл.6 06 С 7/18,1977.3. Авторское свидетельство СССРР 374618, кл. 6 06 Я 7/18, 1973(прототип). ЦНИИПИ Заказ э 29/15Тираж 751 Подписное Филиал ППП Патент,гУжгород, ул. Проектная, 4