Integrator - Integrator

Informacje na temat funkcji biznesowych można znaleźć w temacie integratora systemów .

Integrator w zastosowaniach pomiarowych i kontrolnych, jest elementem, którego sygnał wyjściowy jest czas integralną jej sygnału wejściowego. Gromadzi ilość wejściową w określonym czasie, aby wytworzyć reprezentatywną produkcję.

Integracja jest ważną częścią wielu zastosowań inżynieryjnych i naukowych . Integratory mechaniczne są najstarszą aplikacją i nadal są wykorzystywane do pomiaru przepływu wody lub energii elektrycznej. Elektroniczne integratory analogowe są podstawą komputerów analogowych i wzmacniaczy ładunku. Integracja jest również wykonywana przez cyfrowe algorytmy obliczeniowe.

W układach przetwarzania sygnałów

Schemat obwodu wzmacniacza integrującego wykonanego przy użyciu wzmacniacza operacyjnego.
Zobacz także Integrator w aplikacjach wzmacniaczy operacyjnych

Elektroniczny regulator ma postać pierwszego rzędu filtr dolnoprzepustowy , który może być przeprowadzony w czasie ciągłego (analogowego) domenę lub zbliżoną (symulowanych) w dyskretnych (cyfrowy) domeny. Integrator będzie miał efekt filtrowania dolnoprzepustowego, ale po otrzymaniu przesunięcia będzie gromadził wartość budującą go, dopóki nie osiągnie limitu systemu lub przepełnienia.

Integrator napięcia jest urządzeniem elektronicznym wykonywania integracji czasowej napięcia elektrycznego, a więc pomiar całkowitego produktu V-sekund.

Prąd integrator jest urządzeniem elektronicznym wykonywania integracji czasowej z prądu elektrycznego , a więc pomiar całkowity ładunek elektryczny . Wzmacniacz ładowania jest przykładem prądu integratora. Integrator prądu jest również używany do pomiaru ładunku elektrycznego w kubku Faradaya w analizatorze gazów resztkowych w celu pomiaru ciśnień parcjalnych gazów w próżni. Innym zastosowaniem integracji prądu jest osadzanie wiązką jonów , gdzie mierzony ładunek bezpośrednio odpowiada liczbie jonów osadzonych na podłożu, przy założeniu, że stan naładowania jonów jest znany. Dwa przewodzące prąd przewody elektryczne muszą być podłączone do źródła jonów i podłoża, zamykając obwód elektryczny, który jest częściowo wytwarzany przez wiązkę jonów.

W oprogramowaniu

Główny artykuł: Całkowanie numeryczne

Integratory mechaniczne

Główny artykuł: Analizator różnicowy

Integratory mechaniczne były kluczowymi elementami w mechanicznym analizatorze różnicowym , używanym do rozwiązywania praktycznych problemów fizycznych. Mechanizmy integracji mechanicznej zastosowano również w układach sterowania, takich jak regulacja przepływów czy temperatury w procesach przemysłowych. Mechanizmy, takie jak integrator kulowo-dyskowy, były wykorzystywane zarówno do obliczeń w analizatorach różnicowych, jak i jako elementy przyrządów, takich jak kierownice dział morskich , liczniki przepływu i inne. Planimeter jest urządzenie mechaniczne wykorzystywane do obliczania wartości całki krzywej określonej w formie graficznej, a bardziej ogólnie znalezienie obszaru zamkniętej krzywej. Intergraph jest wykorzystywana do wykreślenia nieokreślony całki funkcji podanej w formie graficznej.

Wady idealnego integratora

  • Szerokość pasma jest bardzo mała i używana tylko dla małego zakresu częstotliwości wejściowych.
  • Dla wejścia DC ( f = 0) reaktancja pojemności X c jest nieskończona. Z tego powodu wzmacniacz operacyjny przechodzi w konfigurację otwartej pętli. W konfiguracji z otwartą pętlą wzmocnienie jest nieskończone, a zatem małe wejściowe napięcia offsetowe są również wzmacniane i pojawiają się na wyjściu jako błąd. Nazywa się to fałszywym wyzwalaniem i należy tego unikać. Ze względu na wszystkie te ograniczenia idealny integrator wymaga modyfikacji. Niektóre dodatkowe komponenty są używane wraz z idealnym obwodem integratora, aby w praktyce zmniejszyć efekt błędu napięcia. Ten zmodyfikowany integrator jest nazywany integratorem praktycznym.

Praktyczny integrator (stratny integrator)

Pasmo przenoszenia idealnego i praktycznego integratora

Wzmocnienie integratora przy niskiej częstotliwości może być ograniczone, aby uniknąć problemu nasycenia, dlatego aby uniknąć nasycenia wzmacniacza operacyjnego, kondensator sprzężenia zwrotnego jest bocznikowany przez rezystor Rf. Równoległe połączenie Rf i C zachowuje się jak praktyczny kondensator, który rozprasza moc, w przeciwieństwie do idealnego kondensatora. Z tego powodu ten obwód jest również nazywany integratorem stratnym. Rezystor Rf ogranicza wzmocnienie niskiej częstotliwości do (-Rf / R), ogólnie [Rf = 10 * R1], a tym samym zapewnia stabilizację prądu stałego.

Aplikacje

  • Wzmacniacze integrujące wzmacniacze operacyjne są używane do wykonywania operacji obliczeniowych w komputerach analogowych.
  • Obwody całkujące są najczęściej używane w przetwornikach analogowo-cyfrowych, generatorach ramp, a także w zastosowaniach związanych z kształtowaniem fali.
  • Innym zastosowaniem byłoby zintegrowanie sygnału reprezentującego przepływ wody, wytwarzającego sygnał reprezentujący całkowitą ilość wody, która przepłynęła przez przepływomierz. To zastosowanie integratora jest czasami nazywane sumatorem w handlu oprzyrządowaniem przemysłowym.

Zobacz też

Bibliografia


Linki zewnętrzne

Dalsza lektura

  • Keng C. Wu (2002). Obwody tranzystorowe dla systemu zasilania statku kosmicznego . Skoczek. s. 85–87. ISBN   978-1-4020-7261-1 .