Интегрирующее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 210780 (21) 2962067/18-24 511 М. Кл.з с присоединением заявки М -6 06 6 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 3004,82(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 электрохими" ческие 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 нелинейностью преобразсвания каднчестдй ,ЗЛФНТРНЧОс 766 Р НФПРНВФННФю ХРОИФ ТОРОу 3 нОи ОР 9 Ынчйн ПООЩОл ннФФР 3 н 1 рьвания из-за ограничения уровня допустимого напряжения на электрическом преобразователе, выше которогов нем начинаются побочные, неосновные процессы.Наиболее близким к предлагаемомуявляется интегрирующее устройство,содержащее электрический преобразователь, который через переключательтока подключен к источнику эталонного тока, и хронометр, измеряющий суммарное время этого подключения. Пе"риодическое подключение осуществляютс помощью тактового (инфранизкочастотного) генератора, а отключениепороговым устройством 3).15 Недостатком известного являетсяснижение точности интегрирования срасширением диапазона интегрирующего тока. Входной ток электрохимических преобразователей может менятьсяв 10 раз. Во столько же раз в известном устройстве при периодическом подключении источника эталонного тока будет меняться время компенсации в отдельных циклах интегрирования, Следовательно, пропорциональнО УИеНВЮОННЮ ЗХОДН 9 ГО ТОН 1 ФУДОтРИОНИ НОРРейИНООФЬ НРИО 3 ОННЙ ВРОИОННв отдельном цикле, а в результате- ЗО и погрешность интегрирования.Цель изобретения - повышение точности интегрирования.Поставленная цель достигаетсятем, что в интегрирующее устройство,содержащее интегрирующий электрохимический преобразователь, вход которого, являющийся входом интегрирующего устройства, через переключательтока соединен с источником эталонного тока, и суммирующий хронометр,введен ключ и гистерезисный компаратор, сигнальный вход которого подключен к выходу интегрирующего электрохимического преобразователя, входобнуления через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, а выход через разделительный диод подключен управляющим входом переключателя токаи суммирующего хронометра,Гистерезисный компаратор выполнен на дифференциальном операционномусилителе, выход которого, являющийся выходом гистерезисного компаратора, через последовательно соединенные второй разделительный диод и первый масштабный резистор подключен кнеинвертирующему вхоцу дифференциального операционного усилителя, соединенному через второй масштабный резистор с шиной нулевого потенциала,причем инвертирующий вход дифференциального операционного усилителяявляется сигнальным входом, а общийвывод масштабных резисторов - входомобнуления гистерезисного компаратора,На Фиг. 1 приведена схема интегрирующего устройства; на Фиг. 2 - вре- З 5менная диаграмма напряжения на электрическом интегрирующем преобразователеИнтегрирующее устройство содержитэлектрический интегрирующий преобразо 40.ватель 1,твердофазный трехэлектрод,квходу которого подключены последовательно соединенные источник 2 эталонного тока Э з и переключатель 3 тока,ак выходу - вход гистерезисного компаратора 4,выход которого подключен куправляющим входам переключателя 3тока и суммирующий хронометр 5 черезразделительный диод б. На вход электрохимического интегрирующего преобра Озователя 1 подается входной ток 2 .Гистерезисный компаратор 4 выполнен на дифференциальном операционном.усилителе 7,охваченном положительнойобратной связью через масштабные резисторы 8 и 9.В разрыв цепи обратнойсвязи включен разделительный диод 10.Между входом обнуления гистерезисногокомпаратора и шиной нулевого потенциала включен ключ 11,Устройство работает следующим образом.При проведении интегрирования напряжение У,(фиг. 2) на электрохимическом интегрирующем преобразователерастет пропорционально количеству 65 электричества, прошедшего через него.При дОстижении У 9 уровня Цср, определяемого соотношением сопротивленийрезисторов 8 и 9, а также максимальным значением выходного напряжениядифференциального операционного усилителя 7, последний переходит из одного по полярности граничного состояния в другое и подает на управляющие входы переключателя 3 тока исуммирующего хронометра 5 управляющий сигнал. В результате начинаетсякомпенсация и измерение при этомвремени, т.е. считывание информации.Благодаря тому, что Эз - эталонныйток - противополярен входному, а повеличине больше последнего, напряжение У начинает спадать(фиг. 2 (1,) . 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 Цз нуля (- фиг. 2) усилитель 7 вновь переходит в первоначальное граничное состояние, в результате снимается управляющий сигнал и у усилителя 7 появляется напряжение Ур обратной связи. Все описанное циклически повторяется. Хронометр 5 суммирует отрезки времени (Ь- фиг. 2) компенсации. После окончания интегрирования ( - 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 значенияв 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 НИИПИ Заказ 2820/67 Тираж 732 Подписноеилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 1. Интегрирующее устройство, содержащее интегрирующий электрохимический преобразователь, вход которого, являющийся входом интегрирующе го 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 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. 1 с 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 вхо-ду дифференциального операционногоусилителя, соединенному через второймасштабный резистор с шиной нулевого потенциала, причем инвертирующийвход дифференциального операционно.го усилителя является сигнальным входом, а общий вывод масштабных резисторов - входом обнуления гистерезисного компаратора,Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1.Приборы и системы управления 1 ф,1974, Р 3, с. 28-40.2. Твердофазный кулонометр. Инфор"мационный листок Р 506-77, Свердловский межотраслевой территориальный:центр научно-технической информациии пропаганды.3, Авторское свидетельство СССРР 408381, кл. Н 01 6 9/22, 1972