RU2391677C1 - Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code - Google Patents

Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code Download PDF

Info

Publication number
RU2391677C1
RU2391677C1 RU2009112252/28A RU2009112252A RU2391677C1 RU 2391677 C1 RU2391677 C1 RU 2391677C1 RU 2009112252/28 A RU2009112252/28 A RU 2009112252/28A RU 2009112252 A RU2009112252 A RU 2009112252A RU 2391677 C1 RU2391677 C1 RU 2391677C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microcontroller
capacitance
resistance
capacitor
terminals
Prior art date
Application number
RU2009112252/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Данилович Лоскутов (RU)
Евгений Данилович Лоскутов
Александр Витальевич Вострухин (RU)
Александр Витальевич Вострухин
Виктор Семенович Ядыкин (RU)
Виктор Семенович Ядыкин
Марина Александровна Ерина (RU)
Марина Александровна Ерина
Михаил Фёдорович Горяинов (RU)
Михаил Фёдорович Горяинов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная компания "Интеллект-Сервис"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная компания "Интеллект-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная компания "Интеллект-Сервис"
Priority to RU2009112252/28A priority Critical patent/RU2391677C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2391677C1 publication Critical patent/RU2391677C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: metering transducer of capacitance and resistance into binary code comprises microcontroller, reference resistor, capacitance sensor, capacitor of reference capacitance and resistor of measured resistance. Resistors of reference and measured resistance by the first terminals are connected to the first plates, accordingly, of capacitance sensor and capacitor of reference capacitance. Additionally resistive divider of voltage is added into metering transducer. The first terminals of voltage divider resistors are connected to the first input of analogue comparator of microcontroller, and the second ones - to terminals of microcontroller supply.
EFFECT: higher accuracy of measurement.
1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения емкости и активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин емкостными и резистивными датчиками.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for measuring capacitance and active resistance, and can be used in means for measuring and monitoring non-electrical quantities by capacitive and resistive sensors.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для измерения электрической емкости, содержащее два одновибратора, включенные по схеме кольцевого автогенератора, два интегрирующих RC-звена, подключенные к выходам соответствующих одновибраторов, блок индикации, включенный между выходами интегрирующих RC-звеньев, во времязадающие цепи одновибраторов включены конденсаторы, соответственно, образцовой емкости и измеряемой. На выходе устройства формируется постоянное напряжение, значение которого зависит от изменения измеряемой емкости и которое отражается блоком индикации (см. пат. РФ №2156472, кл. G01R 27/26, опубликовано 20.09.2000 г.).A device for measuring electrical 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, respectively, of the exemplary one, are included in the timing chains of the single vibrators capacity and measurable. A constant voltage is formed at the output of the device, the value of which depends on the change in the measured capacitance and which is reflected by the display unit (see Pat. RF No. 2156472, class G01R 27/26, published on September 20, 2000).

Недостатком известного решения является ограничение функциональных возможностей, поскольку устройство не позволяет преобразовать емкость в двоичный код.A disadvantage of the known solution is the limitation of functionality, since the device does not allow to convert the capacity to binary code.

Известно устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками, содержащее первый и второй генераторы, микроконтроллер (МК) и цифровой индикатор, во времязадающие цепи генераторов включены, соответственно, конденсаторный датчик измеряемой емкости, и конденсатор образцовой емкости, времязадающие резисторы включены по известным схемам, причем выходы генераторов подключены к счетным входам, соответствующих счетчиков МК, один из выводов МК подключен к входам разрешения генерирования обоих генераторов, цифровой индикатор подключен к МК (см. пат. РФ №2214610, кл. G01R 27/26, опубликовано 20.10.2003 г.).A device for measuring non-electric quantities by capacitor sensors is known, comprising first and second generators, a microcontroller (MK) and a digital indicator, respectively, a capacitor sensor of a measured capacitance and a capacitor of an exemplary capacitance, timing resistors are included in known circuits, with outputs the generators are connected to the counting inputs corresponding to the counters of the MK, one of the conclusions of the MK is connected to the inputs of the resolution of the generation of both generators, digital locator connected to the MC (see. US Pat. Russian Federation №2214610, cl. G01R 27/26, published on 20.10.2003, the).

Недостаток известного решения - относительно высокая погрешность, вносимая генераторами, параметры которых зависят от внешних факторов.A disadvantage of the known solution is the relatively high error introduced by generators, the parameters of which depend on external factors.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип, является устройство для измерения емкости и диэлектрических потерь конденсаторного датчика, содержащее МК, цифровой индикатор, первый и второй генераторы, времязадающие цепи, которые содержат, соответственно, конденсаторный датчик, конденсатор образцовой емкости и времязадающие резисторы, управляемые ключи, причем выходы первого и второго генераторов подключены к входам МК, выход МК подключен к входам разрешения генерирования обоих генераторов, к выходу передачи двоичного кода МК подключен цифровой индикатор (см. пат. РФ №2258232, кл. G01R 27/26, опубликован 10.08.2005 г.).The closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted by the authors for the prototype is a device for measuring the capacitance and dielectric loss of a capacitor sensor, containing MK, a digital indicator, first and second generators, timing circuits, which contain, respectively, a capacitor sensor, a model capacitor capacitances and timing resistors, controlled keys, the outputs of the first and second generators connected to the inputs of the MK, the output of the MK connected to the inputs of the generation permit both generators to the output of the transmission binary code MC connected digital display (see. US Pat. Russian Federation №2258232, cl. G01R 27/26, published on 10.08.2005, the).

Недостаток известного решения - низкая точность преобразования, обусловленная погрешностью, вносимой генераторами, параметры выходных сигналов которых зависят от внешних факторов, например от температуры.A disadvantage of the known solution is the low accuracy of the conversion, due to the error introduced by the generators, the parameters of the output signals of which depend on external factors, for example, temperature.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения.The technical result of the invention is to improve the accuracy of measurement.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код, содержащий МК, микропроцессорное устройство, емкостный датчик, конденсатор образцовой емкости, образцовый резистор и резистор измеряемого сопротивления, выход передачи двоичного кода, причем резисторы образцового и измеряемого сопротивления первыми выводами подключены к первым обкладкам, соответственно, емкостного датчика и конденсатора образцовой емкости, согласно изобретения в микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости введен резистивный делитель напряжения, причем первые выводы резисторов делителя напряжения подключены к первому входу аналогового компаратора МК, а вторые выводы подключены соответственно к выводам питания МК, первые выводы образцового и измеряемого резисторов подключены к второму входу аналогового компаратора МК, вторые выводы образцового и измеряемого резисторов подключены соответственно к первому и второму выходам МК, вторые обкладки емкостного датчика и конденсатора образцовой емкости подключены соответственно к третьему и четвертому выходам МК.The technical result is achieved by the fact that in a microcontroller measuring capacitance and resistance in a binary code containing MK, microprocessor device, capacitive sensor, a capacitor of exemplary capacity, an exemplary resistor and a resistor of the measured resistance, the output of the binary code, and the resistors of the model and measured resistance by the first conclusions connected to the first plates, respectively, of a capacitive sensor and a capacitor of exemplary capacity, according to the invention in microcontrollers a capacitive measuring transducer introduced a resistive voltage divider, the first terminals of the voltage divider resistors connected to the first input of the MK analog comparator, and the second terminals connected respectively to the MK power terminals, the first terminals of the reference and measured resistors connected to the second input of the MK analog comparator, the second terminals of the reference and the measured resistors are connected respectively to the first and second outputs of the MK, the second plates of the capacitive sensor and the capacitor of the exemplary capacity By connecting respectively to third and fourth outputs MC.

На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя емкости и сопротивления в двоичный код.The drawing shows a structural diagram of a microcontroller measuring transducer of capacitance and resistance to binary code.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код содержит (фиг.1) микроконтроллер 1, образцовый резистор 2, емкостный датчик 3, измеряемый резистор 4, конденсатор образцовой емкости 5, резистивный делитель, состоящий из резисторов 6 и 7, выход 8 передачи двоичного кода. Резисторы 2 и 4, первыми выводами подключены к неинвертирующему входу аналогового компаратора МК и первым обкладкам емкостного датчика 3 и конденсатора 5 образцовой емкости, первые выводы резисторов 6 и 7 делителя напряжения подключены к инвертирующему входу аналогового компаратора МК, а вторые выводы подключены, соответственно к выводам питания МК, вторые выводы резисторов 2 и 4 подключены соответственно к первому и второму выходам МК, вторые обкладки емкостного датчика 3 и конденсатора 5 образцовой емкости подключены соответственно к третьему и четвертому выходам МК, выход 8 передачи данных МК подключен к микропроцессорному устройству отображения результата измерения (не показано).The microcontroller measuring converter of capacitance and resistance to binary code contains (Fig. 1) a microcontroller 1, an exemplary resistor 2, a capacitive sensor 3, a measured resistor 4, a capacitor of an exemplary capacitance 5, a resistive divider consisting of resistors 6 and 7, an output 8 for transmitting a binary code . Resistors 2 and 4, the first conclusions are connected to the non-inverting input of the analog comparator MK and the first plates of the capacitive sensor 3 and the capacitor 5 of standard capacity, the first conclusions of the resistors 6 and 7 of the voltage divider are connected to the inverting input of the analog comparator MK, and the second conclusions are connected, respectively, to the conclusions MK power supply, the second terminals of resistors 2 and 4 are connected respectively to the first and second MK outputs, the second plates of the capacitive sensor 3 and the reference capacitor 5 are connected respectively to the emu and fourth outputs of MC, data output 8 is connected to the microprocessor MC apparatus to display the measurement result (not shown).

Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код работает следующим образом.The microcontroller measuring converter of capacitance and resistance to binary code operates as follows.

На инвертирующий вход аналогового компаратора МК подается с резистивного делителя 6, 7 напряжение, равное 0,63Uп. Для измерения емкости 3 МК отключает цепь, состоящую из резистора 4 и конденсатора 5, путем перевода второго и четвертого выходов, к которым подключена эта цепь в высокоомное состояние. Затем МК выводит на третий выход низкий уровень напряжения (лог.0) и разряжает емкость 3 через резистор 2 путем вывода лог.0 в первый выход. Через некоторое время МК 1 выводит высокий уровень напряжения (лог.1) в первый выход и запускает внутренний, заранее обнуленный двоичный счетчик. Когда напряжение на емкостном датчике 3 достигнет уровня 0,63Uп на выходе аналогового компаратора будет сформирован лог.1. По этому сигналу МК 1 останавливает двоичный счетчик и сохраняет его содержимое, т.е. двоичный код N, который пропорционален постоянной времени τ=Ro·Cx, определяется выражением N=τ/Т, где Т - период (длительность такта) тактового генератора МК, определяется Т=1/f, где f - частота тактового генератора МК. МК определяет постоянную времени из выражения τ=T·N, а затем определяет Сх=Т·N/R0, где R0 известно.A voltage equal to 0.63U p is supplied to the inverting input of the analog comparator MK from a resistive divider 6, 7. To measure the capacitance 3 MK switches off the circuit, consisting of a resistor 4 and a capacitor 5, by translating the second and fourth outputs to which this circuit is connected in a high-resistance state. Then MK outputs a low voltage level (log.0) to the third output and discharges the capacitance 3 through a resistor 2 by outputting log.0 to the first output. After a while, MK 1 outputs a high voltage level (log. 1) to the first output and starts the internal binary counter reset to zero. When the voltage on the capacitive level sensor 3 reaches 0,63U claim analog comparator output is logic 1 is formed. On this signal MK 1 stops the binary counter and saves its contents, i.e. the binary code N, which is proportional to the time constant τ = Ro · C x , is determined by the expression N = τ / T, where T is the period (cycle time) of the MK clock, T = 1 / f, where f is the frequency of the MK clock. MK determines the time constant from the expression τ = T · N, and then determines C x = T · N / R 0 , where R 0 is known.

Для измерения сопротивления резистора 4 МК 1 выполняет тот же алгоритм, что и для измерения емкости 3. Rx определяется из выражения Rx=T·N/C0, где С0 известно.To measure the resistance of the resistor 4 MK 1 performs the same algorithm as for measuring the capacitance 3. R x is determined from the expression R x = T · N / C 0 , where C 0 is known.

Двоичные коды результатов преобразований МК 1 передает через выход 8 передачи двоичного кода на микропроцессорное устройство.Binary codes of the conversion results MK 1 transmits via the output 8 of the binary code transmission to the microprocessor device.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет следующее преимущество: снижены погрешности измерения, вносимые у прототипа дополнительными преобразовательными устройствами - генераторами, за счет чего повышается точность измерения.The present invention in comparison with the prototype and other known solutions has the following advantage: reduced measurement errors introduced by the prototype with additional converting devices - generators, thereby increasing the measurement accuracy.

Claims (1)

Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код содержит микроконтроллер, емкостной датчик, конденсатор образцовой емкости, образцовый резистор и резистор измеряемого сопротивления, выход передачи двоичного кода, причем резисторы образцового и измеряемого сопротивления первыми выводами подключены к первым обкладкам соответственно емкостного датчика и конденсатора образцовой емкости, отличающийся тем, что в микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости введен резистивный делитель напряжения, причем первые выводы резисторов делителя напряжения подключены к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, а вторые выводы подключены соответственно к выводам питания микроконтроллера, первые выводы образцового и измеряемого резисторов подключены соответственно к первому и второму выходам микроконтроллера, вторые обкладки емкостного датчика и конденсатора образцовой емкости подключены соответственно к третьему и четвертому выходам микроконтроллера. The microcontroller measuring transducer of capacitance and resistance to binary code contains a microcontroller, a capacitive sensor, a capacitor of exemplary capacitance, a model resistor and a resistor of measured resistance, a binary code transmission output, and the resistors of exemplary and measured resistance are connected to the first plates of the capacitive sensor and the capacitor of exemplary capacity characterized in that a resistive divider is introduced into the microcontroller measuring transducer of the capacitance voltage drop, the first terminals of the voltage divider resistors connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller, and the second terminals connected respectively to the power terminals of the microcontroller, the first terminals of the model and measured resistors connected respectively to the first and second outputs of the microcontroller, the second plates of the capacitive sensor and capacitor of the standard capacity connected respectively to the third and fourth outputs of the microcontroller.
RU2009112252/28A 2009-04-03 2009-04-03 Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code RU2391677C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009112252/28A RU2391677C1 (en) 2009-04-03 2009-04-03 Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009112252/28A RU2391677C1 (en) 2009-04-03 2009-04-03 Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2391677C1 true RU2391677C1 (en) 2010-06-10

Family

ID=42681660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009112252/28A RU2391677C1 (en) 2009-04-03 2009-04-03 Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2391677C1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444020C1 (en) * 2010-11-30 2012-02-27 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer
RU2449299C1 (en) * 2011-01-20 2012-04-27 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller measuring converter for resistive sensor
RU2453854C1 (en) * 2011-03-14 2012-06-20 Александр Витальевич Вострухин Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer
RU2473097C2 (en) * 2011-04-27 2013-01-20 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Ставропольэнерго" (ООО НПП "Ставэнерго") Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed
RU2491558C1 (en) * 2012-03-29 2013-08-27 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller metering converter of resistance with controlled sensitivity
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
RU2546713C1 (en) * 2013-12-26 2015-04-10 Игорь Петрович Шепеть Microcontroller measurement converter of capacitance and resistance into binary code
RU2565813C1 (en) * 2014-07-14 2015-10-20 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller-based converter of resistance, capacitance and voltage into binary code
RU2603937C1 (en) * 2015-09-02 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel
RU2690517C1 (en) * 2018-08-01 2019-06-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller metering transducer of resistance of resistor sensors into binary code with self-diagnostics function
RU2747515C1 (en) * 2020-10-05 2021-05-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Capacity measurement device for dielcometer moisture meters of agricultural seeds

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444020C1 (en) * 2010-11-30 2012-02-27 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer
RU2449299C1 (en) * 2011-01-20 2012-04-27 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller measuring converter for resistive sensor
RU2453854C1 (en) * 2011-03-14 2012-06-20 Александр Витальевич Вострухин Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer
RU2473097C2 (en) * 2011-04-27 2013-01-20 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Ставропольэнерго" (ООО НПП "Ставэнерго") Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed
RU2491558C1 (en) * 2012-03-29 2013-08-27 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller metering converter of resistance with controlled sensitivity
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
RU2546713C1 (en) * 2013-12-26 2015-04-10 Игорь Петрович Шепеть Microcontroller measurement converter of capacitance and resistance into binary code
RU2565813C1 (en) * 2014-07-14 2015-10-20 Александр Витальевич Вострухин Microcontroller-based converter of resistance, capacitance and voltage into binary code
RU2603937C1 (en) * 2015-09-02 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel
RU2690517C1 (en) * 2018-08-01 2019-06-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller metering transducer of resistance of resistor sensors into binary code with self-diagnostics function
RU2747515C1 (en) * 2020-10-05 2021-05-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Capacity measurement device for dielcometer moisture meters of agricultural seeds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2391677C1 (en) Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code
TWI651930B (en) Capacitive proximity detection using delta-sigma conversion
CN106501618B (en) Capacitor's capacity measuring circuit
JP2015504316A5 (en)
CN108107273B (en) Device and method for testing capacitance and resistance value
RU2395816C1 (en) Microcontroller device to analyse dielectric properties of biological objects and insulation materials
RU2392629C1 (en) Microcontroller device for capacity and resistance measurement
RU2449299C1 (en) Microcontroller measuring converter for resistive sensor
RU2502076C1 (en) Microcontroller metering converter of resistance into binary code with voltage-controlled generator
RU2603937C1 (en) Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel
RU2453854C1 (en) Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer
RU2550595C1 (en) Microcontroller device to measure capacitance and resistance and transfer of measurement result along radio channel
RU2214610C2 (en) Facility measuring non-electric values with use of capacitor pickups
RU2378658C1 (en) Microcontroller for measuring shaft rotation frequency
RU2670724C9 (en) Micro-controller device for tanks measurement
RU2546713C1 (en) Microcontroller measurement converter of capacitance and resistance into binary code
RU2309415C1 (en) Device for measuring capacitance of capacitive pickup
RU2444020C1 (en) Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer
RU2565813C1 (en) Microcontroller-based converter of resistance, capacitance and voltage into binary code
CN108037358B (en) Single-chip microcomputer frequency testing system and method
RU2756374C1 (en) Microcontroller capacity measuring device for embedded computing systems
RU2506599C1 (en) Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge
CN106918354A (en) Sensing system and applicable sensing information determination method
RU2563315C1 (en) Microcontroller metering converter with controlled power supply of resistive measurement circuits by method of width-pulse modulation
RU2461804C1 (en) Temperature converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110404