Un integrador en aplicaciones de medición y control es un elemento cuya señal de salida es la integral de tiempo de su señal de entrada. Acumula la cantidad de insumos durante un tiempo definido para producir una producción representativa.
La integración es una parte importante de muchas aplicaciones científicas y de ingeniería . Los integradores mecánicos son el tipo más antiguo y todavía se utilizan para medir el flujo de agua o la energía eléctrica. Los integradores electrónicos analógicos son la base de los ordenadores analógicos y de los amplificadores de carga. La integración también se puede realizar mediante algoritmos en computadoras digitales.
Un integrador electrónico es una forma de filtro de paso bajo de primer orden , que puede realizarse en el dominio del tiempo continuo (analógico) o aproximarse (simularse) en el dominio del tiempo discreto (digital). Un integrador tendrá un efecto de filtrado de paso bajo, pero cuando se le dé una compensación, acumulará un valor hasta que alcance un límite del sistema o se desborde.
Un integrador de corriente es un dispositivo electrónico que realiza una integración temporal de una corriente eléctrica , midiendo así una carga eléctrica total . La relación corriente-voltaje de un capacitor lo convierte en un integrador de corriente muy simple:
Los circuitos integradores de corriente más sofisticados se basan en esta relación, como el amplificador de carga . También se utiliza un integrador de corriente para medir la carga eléctrica en una copa de Faraday en un analizador de gases residuales para medir presiones parciales de gases en el vacío. Otra aplicación de la integración de corriente es la deposición por haz de iones , donde la carga medida corresponde directamente al número de iones depositados sobre un sustrato, suponiendo que se conozca el estado de carga de los iones . Los dos cables eléctricos portadores de corriente deben conectarse a la fuente de iones y al sustrato, cerrando el circuito eléctrico que en parte está dado por el haz de iones.
Un integrador de voltaje es un dispositivo electrónico que realiza una integración temporal de un voltaje eléctrico, midiendo así el producto total voltio-segundo. Un circuito simple de resistencia y condensador actúa como un integrador a altas frecuencias por encima de su frecuencia de corte .
Un integrador de amplificador operacional ideal (por ejemplo, Figura 1) es un integrador de voltaje que funciona en todas las frecuencias (limitado por el producto ganancia-ancho de banda del amplificador operacional ) y proporciona ganancia.
Por lo tanto, un integrador ideal debe modificarse con componentes adicionales para reducir el efecto de un voltaje de error en la práctica. Este integrador modificado se denomina integrador práctico.
Descripción principal en: Integrador de amplificador operacional § Circuito práctico
La ganancia de un integrador a baja frecuencia se puede limitar para evitar el problema de saturación, derivando el condensador de retroalimentación con una resistencia de retroalimentación. Este práctico integrador actúa como un filtro de paso bajo con ganancia constante en su banda de paso de baja frecuencia. Sólo realiza integración en altas frecuencias, no en bajas frecuencias, por lo que el ancho de banda para la integración es limitado.
Los integradores mecánicos fueron elementos clave en el analizador diferencial mecánico , utilizados para resolver problemas físicos prácticos. Los mecanismos de integración mecánica también se utilizaron en sistemas de control como la regulación de flujos o temperatura en procesos industriales. Mecanismos como el integrador de bolas y discos se utilizaron tanto para el cálculo en analizadores diferenciales como como componentes de instrumentos como directores de cañones navales , totalizadores de flujo y otros. Un planímetro es un dispositivo mecánico que se utiliza para calcular la integral definida de una curva dada en forma gráfica o, más generalmente, para encontrar el área de una curva cerrada. Una integraph se utiliza para trazar la integral indefinida de una función dada en forma gráfica.
