Интегрирующее устройство

Союз Советск икСоциапистичесиикРеспублик О П И С А Н И Е (и)945872ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 26.01,81 (21) 3240745/18-24 (51) М, Кл,3 С 066 7/18 с присоединением заявки Мтвеударсткеый кемнтет СССР до делам кЪобретений н открытий.335(088.8) Дата опубликования описания 23.07.82(54) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к вычислитель ной технике, в частности, к устройствам для интегрирования электрических величин, и может быть использовано в счетчиках количества электричества, генераторах, времязадающих устройствах, преобразова 5 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 контакт13. 20Недостатком 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. За один такой холостой цикл считывания абсолютная погрешьость интегрирования составляет величину заряда а Я емкости двойного электрического слоя интегратора до вели чины напряжения отсечки. За р -циклов погрешность будет соответственно равна о Л Яо . 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 усили 94587 тель подключен к электроду инвертирующим входом, выход порогового усилителяподключен к управляющим входам переключателя тока и хронометра, а источник тока подключен к электродам интегратора через контакт переключателя тока.В данном устройстве процесс считыванияосуществляется автоматически по сигналу,приходящему с интегратора после того,как его рабочий электрод под действием 1 Овходного тока разрядится, что исключаетвоэможность появления ошибок 27.Недостатком известного устройства является сравнительно небольшая точностьинтегрирования, 35Целью изобретения является повышениеточности интегрирования.Указанная цель достигается тем, чтов интегрирующее устройство, содержащееэлектрохимический интегратор, подключенный к входам порогового блока, стабилизатор тока и первый ключ, соединенныепоследовательно и включенные междуэлектродами электрохимического интегратора, И считывающий блОк, выход кОтО" 5рого является выходом устройства, введены второй ключ, а также источникопорного напряжения и третий ключ, соединенные последовательно и включенныемежду электродами электрохимическогоинтегратора, второй, ключ подключен квходу считывающего блока, а управляющие входы ключей подключены к выходупорогового блока,На чертеже представлена блок-схема35предлагаемого интегрирующего устройства,Устройство содержит электрохимический интегратор 1 дискретного действия срабочими электродами 2 и 3, подключенными к входам порогового блока 4, источник 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 545опорного напряжения подключен к рабочим электродам 2 и 3 через ключ 8, представ пяющий собой. нормально замкнутыйконтакт. Пороговый блок 4 подключенсвоим выходом к входам соответствующихключей 7 и 8, Устройство содержит так 50же ключ 9 и считывающий блок 10, например электрические часы, подключенныек источнику питания (не показан) черезвторой ключ 9.Устройство работает спедуюшим обра55эом.При отсутствии входного сигнала ключ8 замкнут, а ключ 7 разомкнут. Источник 2 15 опорного напряжения (с относительнобольшим внутренним сопротивлением Й)подключен к электродам 2 и 3 интегратора 1, например, в следующей полярностиминусом к электроду 2 и плюсом к электроду 3, при этом весь заряд интеграторасосредоточен на электроде 3, а разностьпотенциаловмежду электродами 2 и 3почти равна ЭДС источника опорногонапряжения Е, величина которого выбирается в пределах допустимых значенийнапряжений "отсечки" на интеграторе(до 0,5 - 0,6 В). Пороговый блок 4 настроен на срабатывание при напряжении,меньшем Е на величину порога чувствительности дО . Появление импульса входного тока 3, который протекает черезинтегратор в направлении от электрода 2к электроду 3, уменьшает разницу потенциалов между этими электродами. Изменение напряжения на интеграторе на величинуО по сравнению с величиной опорногонапряжения вызывает срабатывание порогового блока 4, который своим выходнымсигналом размыкает ключ 8 и замыкаетключ 7, отключая при этом источникопорного напряжения от интегратора иподключая к нему стабилазатор 6 тока.Одновременно замыкается ключ 9 и счи-тывающий блок 10 начнет отсчитыватьвремя. От стабилизатора тока 6 через интегратор 1 начинает протекать стабилизированный ток Э(ток считывания) внаправлении, противоположном входномутоку. Результирующий ток интегратора равен Э. ЭО выбйрается меньшеЭ 8 Х, Разйица токов заряжает электрод 2до тех пор, пока Э , не исчезнет. Завремя протекания входного тока (длительность импульса Е) на электрод 2нанесется заряд й - (ЗЕ, )1. Поисчезновении входного тока электрод 2разряжается током ЗО, По окончанииразряда электрода 2 напряжение на интеграторе 1 начнет резко (со скоростьюзаряжения 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 исходноесостояние 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 1 и выключается .считывающий блок 10,Время считывания пропорционально величине произведения длительности входно5 945 го тока на его амплитулу (для прямоугольного импульса) или для импульса произвольной формъпФ= - 3 Ж;о йхоМинимальная величина площади интегрирующего импульса тока выбирается из условия допустимой погрешности, определяемой как ьа0ф- --- 16 ахгде дЯ - заряд емкости двойного электриоческого слоя (до напряжения отсечки). Чем меньше а Я , тем выше точность ( 15 при одинаковом значении Я .Величину ьЯ 0 можно уменьшить, снижая 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 случае30 напряжение источника 5 опорного напряжения выбирается несколько меньше порога срабатывания порогового блока 4.Выбирая напряжение источника опорно го напряжения по отношению к величине 872 6порога срабатывания порогового блока,можно уменьшить ошибку интегрированияв 10-50 раз, что особенно важно приинтегрировании сигналов с малой кулон 5 амперной площадью. Полли раж 73 лиап ППП Патент", г, Ужгоро Проектна ИПИ Заказ 5333/69 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 целью повышения точности интегрирования, в него введены вторОЙ ключ, а также иоточник опорного напряжения и третий ключ, соединенные последовательно и включенные между электродами электрохиьп- ческого интегратора, второй ключ подключен к входу считывающего блока, а управляющие входы ключей подключены к выходу порогового блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Авторское свцдетельствс СССР% 408381, кл. Н 01 6 9/22, 1972,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке % 2962067/24,кл, й 066 7/18, 1980 (прототип).