RU2449299C1 - Microcontroller measuring converter for resistive sensor - Google Patents
Microcontroller measuring converter for resistive sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449299C1 RU2449299C1 RU2011102153/28A RU2011102153A RU2449299C1 RU 2449299 C1 RU2449299 C1 RU 2449299C1 RU 2011102153/28 A RU2011102153/28 A RU 2011102153/28A RU 2011102153 A RU2011102153 A RU 2011102153A RU 2449299 C1 RU2449299 C1 RU 2449299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- resistor
- resistive
- resistors
- output
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for measuring active resistance, and can be used in means for measuring non-electric quantities by resistive sensors.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство для измерения электрической емкости, содержащее два одновибратора, включенных по схеме кольцевого автогенератора, два интегрирующих RC-звена, подключенных к выходам соответствующих одновибраторов, блок индикации, включенный между выходами интегрирующих RC-звеньев, во времязадающие цепи одновибраторов включены конденсаторы и резисторы. На выходе устройства формируется постоянное напряжение, значение которого зависит от изменения емкости и/или сопротивления времязадающих цепей одновибраторов, которое отражается блоком индикации (см. пат. РФ №2156472, кл. G01R 27/26).A device for measuring electric capacitance is known, comprising two single-vibrators connected according to a circular oscillator circuit, two integrating RC links connected to the outputs of the corresponding single vibrators, an indication unit connected between the outputs of the integrating RC links, capacitors and resistors are included in the timing chains of the single vibrators. A constant voltage is formed at the output of the device, the value of which depends on a change in the capacitance and / or resistance of the timing circuits of one-shots, which is reflected by the display unit (see US Pat. RF No. 2156472, class G01R 27/26).
Недостатки известного решения - низкая точность, обусловленная высокой погрешностью, вносимой генераторами, параметры сигналов которых зависят от внешних факторов, например температуры.The disadvantages of the known solutions are low accuracy due to the high error introduced by the generators, the signal parameters of which depend on external factors, such as temperature.
Известно устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками, содержащее первый и второй генераторы, микроконтроллер и цифровой индикатор, во времязадающие цепи генераторов включены конденсаторы и резисторы, один из выводов микроконтроллера подключен к входам разрешения генерирования обоих генераторов, цифровой индикатор подключен к микроконтроллеру. На выходе устройства формируется код, который зависит от изменения емкости и/или сопротивления времязадающих цепей генераторов, (см. пат. РФ №2214610, кл. G01R 27/26).A device for measuring non-electric quantities by capacitor sensors is known, comprising first and second generators, a microcontroller and a digital indicator, capacitors and resistors are included in the oscillator timing circuits, one of the outputs of the microcontroller is connected to the generation enable inputs of both generators, and the digital indicator is connected to the microcontroller. A code is generated at the output of the device, which depends on changes in the capacitance and / or resistance of the timing circuits of the generators (see US Pat. RF No. 2214610, class G01R 27/26).
Недостаток известного решения - низкая точность, обусловленная погрешностью, вносимой генераторами, параметры которых зависят от внешних факторов.A disadvantage of the known solution is the low accuracy due to the error introduced by the generators, the parameters of which depend on external factors.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятой авторами за прототип является мостовая схема (мост Уитстона) для измерения сопротивления резистивных датчиков, содержащая два резистивных делителя, крайние выводы которых подключены к источнику питания, между средними выводами резистивных делителей включен измерительный прибор (см. Яковлев В. Структура измерительной системы на базе пассивных датчиков / В.Яковлев // Современные технологии автоматизации. - 2002, №1).The closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted by the authors for the prototype is a bridge circuit (Wheatstone bridge) for measuring the resistance of resistive sensors, containing two resistive dividers, the extreme terminals of which are connected to a power source, a measuring device is connected between the middle terminals of the resistive dividers (see Yakovlev V. The structure of the measuring system based on passive sensors / V. Yakovlev // Modern automation technologies. - 2002, No. 1).
Недостаток известного решения - низкая точность, обусловленная нелинейностью характеристики преобразования.A disadvantage of the known solution is low accuracy due to the non-linearity of the conversion characteristics.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению точности преобразования.The technical result that can be achieved using the present invention is to increase the accuracy of the conversion.
Технический результат достигается тем, что в измерительный преобразователь для резистивного датчика, содержащий первый и второй резистивные делители, источник питания, причем первые выводы первых резисторов первого и второго резистивных делителей подключены к минусовой клемме источника питания, первый вывод второго резистора первого резистивного делителя подключен к плюсовой клемме источника питания, введены микроконтроллер и интегрирующее звено, причем первый вывод второго резистора второго резистивного делителя подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, вторые выводы резисторов второго резистивного делителя подключены ко входу интегрирующего звена, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, второй вход аналогового компаратора подключен к вторым выводам резисторов первого резистивного делителя, клеммы источника питания подключены соответственно к выводам питания микроконтроллера.The technical result is achieved in that a measuring transducer for a resistive sensor, containing the first and second resistive dividers, a power source, the first terminals of the first resistors of the first and second resistive dividers connected to the negative terminal of the power source, the first output of the second resistor of the first resistive divider connected to the positive the power supply terminal, a microcontroller and an integrating element are introduced, and the first output of the second resistor of the second resistive divider is connected to the output to the pulse-width modulator of the microcontroller, the second resistor terminals of the second resistive divider are connected to the input of the integrating link, the output of which is connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller, the second input of the analog comparator is connected to the second terminals of the resistors of the first resistive divider, the power supply terminals are connected respectively to the power terminals microcontroller.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фигуре представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя для резистивного датчика.The figure shows a structural diagram of a microcontroller measuring transducer for a resistive sensor.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика содержит (см. фиг.) микроконтроллер 1, резистор 2 (RO), резистор 3 (RX) (он же резистивный датчик), резистор 4 (R1) и резистор 5 (R2), интегрирующее звено 6. Резисторы 2 и 4 первыми выводами подключены к минусовой клемме источника питания, первый вывод резистора 3 подключен к выходу широтно-импульсного модулятора (не показан) микроконтроллера 1, первый вывод резистора 5 подключен к плюсовой клемме источника питания, вторые выводы резисторов 2 и 3 подключены ко входу интегрирующего звена 6, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора (не показан) микроконтроллера 1, ко второму входу аналогового компаратора подключены вторые выводы резисторов 4 и 5.The microcontroller measuring transducer for the resistive sensor contains (see Fig.) Microcontroller 1, resistor 2 (R O ), resistor 3 (R X ) (aka resistive sensor), resistor 4 (R 1 ) and resistor 5 (R 2 ), integrating link 6. Resistors 2 and 4 are connected to the negative terminal of the power source by the first terminals, the first terminal of resistor 3 is connected to the output of a pulse-width modulator (not shown) of microcontroller 1, the first terminal of resistor 5 is connected to the positive terminal of the power source, second terminals of resistors 2 and 3 are connected to the input integrating the first member 6, whose output is connected to a first input of an analog comparator (not shown) of the microcontroller 1, to the second input of the analog comparator connected to the second terminals of the resistors 4 and 5.
Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика работает следующим образом.A microcontroller measuring transducer for a resistive sensor operates as follows.
К инвертирующему входу аналогового компаратора, встроенного в микроконтроллер 1, приложено напряжение U1, снимаемое с резистивного делителя 4, 5. На делителе 2, 3 формируется напряжение, среднее значение которого определяется: U2=U1·k3, где U1 - напряжение высокого уровня (логическая единица); k3 - коэффициент заполнения ШИМ-сигнала. Условимся считать, что U1≈UП. На образцовом резисторе 2 падает напряжение, которое определяется: UO=U2-UX, где UX=IX·RX - напряжение, падающее на резисторе 3; IX - среднее значение тока, текущего через резистор 3, определяется: IX=UX/(RX+RO)=UП·k3/(RX+RO).A voltage U 1 is applied to the inverting input of the analog comparator built into the microcontroller 1, taken from the resistive divider 4, 5. A voltage is formed on the divider 2, 3, the average value of which is determined: U 2 = U 1 · k 3 , where U 1 - high voltage level (logical unit); k 3 - duty cycle of the PWM signal. Let us agree that U 1 ≈U P. The voltage drops across the model resistor 2, which is determined by: U O = U 2 -U X , where U X = I X · R X is the voltage incident on the resistor 3; I X - the average value of the current flowing through the resistor 3, is determined: I X = U X / (R X + R O ) = U P · k 3 / (R X + R O ).
Микроконтроллер непрерывно следит за напряжением UO. Если это напряжение станет меньше напряжения U1, то микроконтроллер увеличивает коэффициент заполнения и проверяет выход аналогового компаратора. Как только напряжение UO станет больше напряжения U1, микроконтроллер уменьшает коэффициент заполнения. Таким образом, осуществляется управление напряжением UO, а следовательно и током IX. Изменение kЗ пропорционально изменению напряжения UX, а так как UX пропорционально изменению сопротивления RX, то, следовательно, коэффициент заполнения есть функция RX, т.е. kЗ=IX·(RX+RO)/UП, где IX, RO и UП - величины постоянные по значению (не изменяются) и известны.The microcontroller continuously monitors the voltage U O. If this voltage becomes less than voltage U 1 , then the microcontroller increases the duty cycle and checks the output of the analog comparator. As soon as the voltage U O becomes more than the voltage U 1 , the microcontroller reduces the duty cycle. Thus, the voltage U O , and therefore the current I X , is controlled. The change in k З is proportional to the change in voltage U X , and since U X is proportional to the change in resistance R X , therefore, the duty cycle is a function of R X , i.e. k З = I X · (R X + R O ) / U П , where I X , R O and U П - are constant in value (do not change) and are known.
Результат преобразования - двоичный код, эквивалентный значению kЗ, может быть передан по последовательному стандартному интерфейсу в устройства индикации и управления.The result of the conversion is a binary code equivalent to the value of k З , can be transmitted via a standard serial interface to the display and control devices.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество: повышена точность преобразования, за счет достижения линейности характеристики преобразования.The present invention in comparison with the prototype and other known solutions has the advantage of increasing the accuracy of the conversion, by achieving the linearity of the conversion characteristics.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102153/28A RU2449299C1 (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Microcontroller measuring converter for resistive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102153/28A RU2449299C1 (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Microcontroller measuring converter for resistive sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2449299C1 true RU2449299C1 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011102153/28A RU2449299C1 (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Microcontroller measuring converter for resistive sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449299C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502076C1 (en) * | 2012-08-07 | 2013-12-20 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter of resistance into binary code with voltage-controlled generator |
| RU2506599C1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-10 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge |
| RU2515309C1 (en) * | 2012-11-14 | 2014-05-10 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller measurement converter with balancing of resistive wheatstone by method of width-pulse modulation |
| RU2563315C1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-20 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter with controlled power supply of resistive measurement circuits by method of width-pulse modulation |
| RU2799970C1 (en) * | 2022-10-04 | 2023-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller device for measuring meteorological factors and calculating effective temperature for digital climate control systems |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2253841C1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-06-10 | Косотуров Александр Викторович | Normalizing transformer |
| EP2031518A2 (en) * | 2000-10-26 | 2009-03-04 | Cypress Semiconductor Corporation | Circuit |
| RU2007133856A (en) * | 2007-01-09 | 2009-03-20 | Морской гидрофизический институт Национальной академии наук Украины (МГИ НАН Украины) (UA) | TEMPERATURE METER OR EQUIVALENT OF A SAMPLE RESISTOR AND METHOD IMPLEMENTED IN IT |
| RU2391677C1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная компания "Интеллект-Сервис" | Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code |
-
2011
- 2011-01-20 RU RU2011102153/28A patent/RU2449299C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2031518A2 (en) * | 2000-10-26 | 2009-03-04 | Cypress Semiconductor Corporation | Circuit |
| RU2253841C1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-06-10 | Косотуров Александр Викторович | Normalizing transformer |
| RU2007133856A (en) * | 2007-01-09 | 2009-03-20 | Морской гидрофизический институт Национальной академии наук Украины (МГИ НАН Украины) (UA) | TEMPERATURE METER OR EQUIVALENT OF A SAMPLE RESISTOR AND METHOD IMPLEMENTED IN IT |
| RU2391677C1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная компания "Интеллект-Сервис" | Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502076C1 (en) * | 2012-08-07 | 2013-12-20 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter of resistance into binary code with voltage-controlled generator |
| RU2506599C1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-10 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge |
| RU2515309C1 (en) * | 2012-11-14 | 2014-05-10 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller measurement converter with balancing of resistive wheatstone by method of width-pulse modulation |
| RU2563315C1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-20 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter with controlled power supply of resistive measurement circuits by method of width-pulse modulation |
| RU2799970C1 (en) * | 2022-10-04 | 2023-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller device for measuring meteorological factors and calculating effective temperature for digital climate control systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2391677C1 (en) | Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code | |
| CN110572157B (en) | Temperature compensation method for I/F conversion circuit board | |
| RU2449299C1 (en) | Microcontroller measuring converter for resistive sensor | |
| CN103441764B (en) | A kind of power frequency change-over circuit | |
| US20150109155A1 (en) | Semiconductor device and electronic control device | |
| CN103323037B (en) | Digital readout module and digital sensing device | |
| CN107861053B (en) | Detection circuit for detecting circuit parameters of voltage dividing circuit and electric quantity metering chip | |
| RU2395816C1 (en) | Microcontroller device to analyse dielectric properties of biological objects and insulation materials | |
| RU2392629C1 (en) | Microcontroller device for capacity and resistance measurement | |
| RU2603937C1 (en) | Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel | |
| RU2444020C1 (en) | Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer | |
| CN103412194A (en) | Capacitance measuring and calculating circuit | |
| RU2506599C1 (en) | Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge | |
| RU2453854C1 (en) | Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer | |
| RU2502076C1 (en) | Microcontroller metering converter of resistance into binary code with voltage-controlled generator | |
| RU2563315C1 (en) | Microcontroller metering converter with controlled power supply of resistive measurement circuits by method of width-pulse modulation | |
| RU2012156732A (en) | THERMOINVARIANT METER OF LINEAR ACCELERATION | |
| RU2515309C1 (en) | Microcontroller measurement converter with balancing of resistive wheatstone by method of width-pulse modulation | |
| RU2504793C1 (en) | Method for determination of heat-transfer resistance for digital cmos integrated circuits | |
| RU2583148C1 (en) | Microcontroller measuring converter for photoplethysmographic pulse sensor | |
| RU2309415C1 (en) | Device for measuring capacitance of capacitive pickup | |
| CN110739937B (en) | A Switch Mode Square Wave Generator Using Parallel Reference Voltage Sources | |
| RU2552749C1 (en) | Microcontroller metering converter with function of current measurement in resistive sensor circuit | |
| RU2520409C2 (en) | Converter for converting periodic signal to frequency and period | |
| RU2670724C9 (en) | Micro-controller device for tanks measurement |