RU2473097C2 - Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed - Google Patents

Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed Download PDF

Info

Publication number
RU2473097C2
RU2473097C2 RU2011116446/28A RU2011116446A RU2473097C2 RU 2473097 C2 RU2473097 C2 RU 2473097C2 RU 2011116446/28 A RU2011116446/28 A RU 2011116446/28A RU 2011116446 A RU2011116446 A RU 2011116446A RU 2473097 C2 RU2473097 C2 RU 2473097C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microcontroller
output
input
gas
resistors
Prior art date
Application number
RU2011116446/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011116446A (en
Inventor
Александр Витальевич Вострухин
Виктор Семёнович Ядыкин
Елена Артуровна Вахтина
Елена Александровна Бондаренко
Павел Юрьевич Пташкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Ставропольэнерго" (ООО НПП "Ставэнерго")
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-производственное предприятие "Ставропольэнерго" (ООО НПП "Ставэнерго") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Ставропольэнерго" (ООО НПП "Ставэнерго")
Priority to RU2011116446/28A priority Critical patent/RU2473097C2/en
Publication of RU2011116446A publication Critical patent/RU2011116446A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2473097C2 publication Critical patent/RU2473097C2/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: microcontroller metering converter of gas or liquid flow speed comprises a microcontroller 1, the first resistor 2, the second resistor 3, a thermistor 4, a capacitance sensor 5, a controlled source of reference voltage 6, the first outputs of two resistors 2 and 3 are connected accordingly to the first and second outputs of the microcontroller, the second outputs of resistors 2 and 3 are connected to the first cover of the capacitance sensor 5 and to the first input of the analog comparator of the microcontroller 1, the second cover of the capacitance sensor 5 is connected to a minus terminal of a source of power supply of the microcontroller 1, the first output of the thermistor 4 is connected to the second outputs of resistors 2 and 3, the second output of the thermistor is connected to the third output of the microcontroller 1, to the output of the first width-pulse modulator of the microcontroller 1 an input of the controlled source of reference voltage 6 is connected, the output of which is connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller 1, the output of the second width-pulse modulator of the microcontroller 1 is connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller 1.
EFFECT: expansion of functional capabilities of a microcontroller metering converter.
1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения скорости потока газа или жидкости резистивными подогреваемыми датчиками, и может быть использовано в информационно-измерительных системах для контроля неэлектрических величин резистивными и емкостными датчиками.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for measuring the flow rate of gas or liquid by resistive heated sensors, and can be used in information-measuring systems for monitoring non-electrical quantities by resistive and capacitive sensors.

Уровень техникиState of the art

Если нагреваемый током резистивный датчик температуры погружен в газ или жидкую среду, то его температура определяется режимом теплового равновесия между количеством теплоты, подводимой к датчику и отдаваемой в окружающую среду. Количество отдаваемой датчиком теплоты зависит от скорости потока газа или жидкости, в которые он помещен. Если измерять сопротивление этого датчика, а также протекающий через него ток, то можно определить скорость газового или жидкостного потока, в которых находится этот датчик.If a resistive temperature sensor heated by a current is immersed in a gas or a liquid medium, then its temperature is determined by the thermal equilibrium mode between the amount of heat supplied to the sensor and transferred to the environment. The amount of heat given off by the sensor depends on the flow rate of the gas or liquid in which it is placed. If you measure the resistance of this sensor, as well as the current flowing through it, then you can determine the speed of the gas or liquid flow in which this sensor is located.

Известно устройство для измерения электрической емкости и/или активного сопротивления, содержащее два одновибратора, включенные по кольцевой схеме, генератор импульсов и индикатор, во времязадающие цепи первого и второго одновибраторов включены конденсаторы, соответственно измеряемой емкости и образцовой к входам запуска обоих одновибраторов подключен выход генератора, между вторыми выходами одновибраторов включен блок индикации (см. пат. РФ №2099724, кл. G01R 27/26).A device for measuring electrical capacitance and / or active resistance, comprising two one-shots, included in a ring circuit, a pulse generator and an indicator, capacitors are included in the timing circuits of the first and second one-shots, respectively, of the measured capacitance and reference, the generator output is connected to the start inputs of both one-shots, between the second outputs of the single vibrators an indication unit is included (see US Pat. RF No. 2099724, class G01R 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не может быть использовано для измерения скорости потока газа или жидкости.A disadvantage of the known solution is limited functionality, the device cannot be used to measure the flow rate of a gas or liquid.

Известно устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками, содержащее микроконтроллер (МК), индикатор, первый и второй генераторы, во времязадающие цепи которых включены соответственно емкостный датчик и образцовый конденсатор, выходы генераторов подключены к входам МК, индикатор подключен к одному из портов МК (см. пат. РФ №2214610, кл. G01 27/26).A device for measuring non-electric quantities by capacitor sensors is known, which contains a microcontroller (MK), an indicator, first and second generators, during which the capacitive sensor and a reference capacitor are respectively connected, the generator outputs are connected to the MK inputs, the indicator is connected to one of the MK ports (see Patent of the Russian Federation No. 2214610, class G01 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не может быть использовано для измерения скорости потока газа или жидкости.A disadvantage of the known solution is limited functionality, the device cannot be used to measure the flow rate of a gas or liquid.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является микроконтроллерное устройство для измерения частоты вращения вала, содержащее МК, индикатор, емкостный датчик, образцовый конденсатор, два резистора. Первые обкладки емкостного датчика и образцового конденсатора подключены к общему проводу, вторые обкладки датчика и образцового конденсатора подключены, соответственно, к первому и второму входам аналогового компаратора МК и к первым выводам обоих резисторов, вторые выводы которых подключены к выходам МК (см. пат. РФ №2214610, кл. G01 27/26).The closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted by the authors for the prototype is a microcontroller device for measuring the shaft speed containing MK, an indicator, a capacitive sensor, a reference capacitor, two resistors. The first plates of the capacitive sensor and the reference capacitor are connected to the common wire, the second plates of the sensor and the reference capacitor are connected, respectively, to the first and second inputs of the analog comparator MK and to the first conclusions of both resistors, the second conclusions of which are connected to the outputs of the MK (see Pat. RF No. 2214610, CL G01 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не может быть использовано для измерения скорости потока газа или жидкости.A disadvantage of the known solution is limited functionality, the device cannot be used to measure the flow rate of a gas or liquid.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей микроконтроллерного измерительного преобразователя, а именно к измерению скорости потока газа или жидкости.The technical result that can be achieved using the present invention is to expand the functionality of the microcontroller measuring transducer, namely to measure the flow rate of gas or liquid.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости, содержащий МК, первый и второй резисторы, емкостный датчик, причем первый и второй резисторы подключены первыми выводами соответственно к первому и второму выходам МК, второй вывод первого резистора подключен к первой обкладке емкостного датчика и к первому входу аналогового компаратора МК, вторая обкладка емкостного датчика подключена к минусовой клемме источника питания МК, введены терморезистор и управляемый источник опорного напряжения, причем первый вывод терморезистора подключен ко вторым выводам первого и второго резисторов, второй вывод терморезистора подключен к третьему выходу МК, вход управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора МК, выход управляемого источника опорного напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора МК, выход второго широтно-импульсного модулятора МК подключен к первому входу аналогового компаратора МК.The technical result is achieved by the fact that in a microcontroller measuring transducer of gas or liquid flow velocity containing MK, the first and second resistors, a capacitive sensor, the first and second resistors are connected by the first terminals respectively to the first and second outputs of the MK, the second terminal of the first resistor is connected to the first the capacitive sensor plate and to the first input of the MK analog comparator, the second capacitive sensor plate is connected to the negative terminal of the MK power supply, a thermistor and a control are introduced the reference voltage source, the first terminal of the thermistor connected to the second terminals of the first and second resistors, the second terminal of the thermistor connected to the third output of the MC, the input of the controlled reference voltage source connected to the output of the first pulse-width modulator MK, the output of the controlled reference voltage source connected to the second the input of the analog comparator MK, the output of the second pulse-width modulator MK is connected to the first input of the analog comparator MK.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя скорости потока газа или жидкости.Figure 1 presents the structural diagram of a microcontroller measuring transducer for the flow rate of gas or liquid.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости содержит (фиг.1) МК 1, первый резистор 2, второй резистор 3, термосопротивление 4, емкостный датчик 5, управляемый источник опорного напряжения 6, первые выводы резисторов 2 и 3 подключены соответственно к первому и второму выходам МК 1, вторые выводы резисторов 2 и 3 подключены к первой обкладке емкостного датчика 5 и к первому входу аналогового компаратора (на фиг.1 не показан) МК 1, вторая обкладка емкостного датчика 5 подключена к минусовой клемме источника питания МК 1, первый вывод терморезистора 4 подключен ко вторым выводам первого резистора 2 и второго резистора 3, второй вывод терморезистора подключен к третьему выходу МК 1, к выходу первого широтно-импульсного модулятора (ШИМ) (на фиг. не показан) МК 1 подключен вход управляемого источника опорного напряжения 6, выход которого подключен ко второму входу аналогового компаратора МК 1, выход второго ШИМ (на фиг.1 не показан) МК 1 подключен к первому входу аналогового компаратора МК 1.The microcontroller measuring transducer of the gas or liquid flow velocity contains (Fig. 1) MK 1, the first resistor 2, the second resistor 3, the thermal resistance 4, the capacitive sensor 5, the controlled reference voltage source 6, the first conclusions of the resistors 2 and 3 are connected respectively to the first and second MK 1 outputs, the second terminals of resistors 2 and 3 are connected to the first plate of the capacitive sensor 5 and to the first input of the analog comparator (not shown in Fig. 1) MK 1, the second plate of the capacitive sensor 5 is connected to the negative terminal of the power supply MK 1, the first terminal of thermistor 4 is connected to the second terminals of the first resistor 2 and second resistor 3, the second terminal of the thermistor is connected to the third output of MK 1, to the output of the first pulse-width modulator (PWM) (not shown in Fig.) MK 1 is connected the input of the controlled reference voltage source 6, the output of which is connected to the second input of the analog comparator MK 1, the output of the second PWM (not shown in Fig. 1) MK 1 is connected to the first input of the analog comparator MK 1.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости работает следующим образом.A microcontroller measuring transducer of gas or liquid flow rate works as follows.

МК 1 переводит первый и второй выходы в высокоомное состояние и подключает выход первого ШИМ к первому выводу термосопротивления 4. От импульсного тока ШИМ-сигнала термосопротивление 4 нагревается. Мощность, рассеиваемая на термосопротивления 4, пропорциональна коэффициенту заполнения ШИМ-сигнала второго ШИМ. Через некоторое время МК 1 переводит выход второго ШИМ в высокоомное состояние, что равнозначно его отключению от термосопротивления 4. МК 1 переходит в режим измерения значения термосопротивления 4. Для этого МК 1 линейно увеличивает коэффициент заполнения выходного сигнала первого ШИМ. Как только аналоговый компаратор поменяет на выходе логический уровень, МК 1 определяет по коэффициенту заполнения выходного сигнала первого ШИМ значение напряжения, падающего на термосопротивлении 4, и определяет значение термосопротивления 4, а следовательно и скорость потока газа.MK 1 puts the first and second outputs in a high-resistance state and connects the output of the first PWM to the first output of the thermal resistance 4. From the pulse current of the PWM signal, the thermal resistance 4 is heated. The power dissipated by the thermal resistance 4 is proportional to the duty cycle of the PWM signal of the second PWM. After some time, MK 1 transfers the output of the second PWM to a high-resistance state, which is equivalent to disconnecting it from the thermal resistance 4. MK 1 switches to the measurement mode of the thermal resistance 4. For this, MK 1 linearly increases the duty cycle of the output signal of the first PWM. As soon as the analog comparator changes the logic level at the output, MK 1 determines the voltage incident on the thermal resistance 4 from the fill factor of the output signal of the first PWM, and determines the thermal resistance 4, and therefore the gas flow rate.

Для повышения точности измерения скорости потока газа МК 1 определяет влажность этого газа, путем измерения емкости датчика 5 влажности газа. Измерение емкости осуществляется следующим образом.To increase the accuracy of measuring the gas flow rate MK 1 determines the humidity of this gas by measuring the capacitance of the gas humidity sensor 5. The capacitance measurement is as follows.

МК 1 переводит первый и третий выходы в высокоомное состояние, очищает встроенный счетчик импульсов, подает на емкостный датчик 5 через резистор 2 высокий уровень напряжения и запускает встроенный счетчик импульсов от внутреннего генератора тактовых импульсов. Как только напряжение на емкостном датчике 5 превысит напряжение на втором входе аналогового компаратора, на выходе последнего поменяется логический уровень. По этому сигналу МК 1 останавливает счетчик, в котором к данному моменту будет сформирован двоичный код пропорциональный постоянной времени τ заряда емкостного датчика 5. Используя известное выражение τ=RC, МК 1 определяет из выражения C=τ/R емкость емкостного датчика 5. Сопротивление R резистора 2 известно. Затем МК 1 учитывает влияние влажности контролируемого газа на измерение скорости его потока и передает результат через встроенный стандартный последовательный интерфейс, например, в программируемый логический контроллер.MK 1 puts the first and third outputs in a high-resistance state, clears the built-in pulse counter, supplies a high voltage level to the capacitive sensor 5 through resistor 2, and starts the built-in pulse counter from the internal clock generator. As soon as the voltage at the capacitive sensor 5 exceeds the voltage at the second input of the analog comparator, the logic level will change at the output of the latter. Using this signal, MK 1 stops the counter in which a binary code will be generated proportional to the time constant τ of the charge of the capacitive sensor 5. Using the well-known expression τ = RC, MK 1 determines from the expression C = τ / R the capacitance of the capacitive sensor 5. Resistance R resistor 2 is known. Then MK 1 takes into account the influence of humidity of the controlled gas on the measurement of its flow rate and transmits the result via the built-in standard serial interface, for example, to a programmable logic controller.

Если производится измерение скорости потока жидкости, то МК 1 учитывает, используя специальный алгоритм, температуру контролируемой жидкости.If a fluid flow rate is measured, then MK 1 takes into account, using a special algorithm, the temperature of the controlled fluid.

Преимущества изобретения: расширены функциональные возможности микроконтроллерного измерительного преобразователя, который позволяет измерять скорость потока газа, его влажность или скорость потока жидкости.Advantages of the invention: expanded functionality of a microcontroller measuring transducer, which allows you to measure the gas flow rate, its humidity or liquid flow rate.

Claims (1)

Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости, содержащий микроконтроллер, первый и второй резисторы, емкостный датчик, причем первый и второй резисторы подключены первыми выводами соответственно к первому и второму выходам микроконтроллера, второй вывод первого резистора подключен к первой обкладке емкостного датчика и к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторая обкладка емкостного датчика подключена к минусовой клемме источника питания микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены терморезистор и управляемый источник опорного напряжения, причем первый вывод терморезистора подключен ко вторым выводам первого и второго резисторов, второй вывод терморезистора подключен к третьему выходу микроконтроллера, вход управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, выход управляемого источника опорного напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, выход второго широтно-импульсного модулятора микроконтроллера подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера. A microcontroller measuring transducer of gas or liquid flow velocity, comprising a microcontroller, first and second resistors, a capacitive sensor, wherein the first and second resistors are connected by the first terminals respectively to the first and second outputs of the microcontroller, the second terminal of the first resistor is connected to the first lining of the capacitive sensor and to the first input microcontroller analog comparator, the second capacitive sensor lining is connected to the negative terminal of the microcontroller power supply, which differs in that a thermistor and a controlled reference voltage source are introduced into it, the first terminal of the thermistor connected to the second terminals of the first and second resistors, the second terminal of the thermistor connected to the third output of the microcontroller, the input of the controlled reference voltage source connected to the output of the first pulse-width modulator of the microcontroller, output a controlled reference voltage source is connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller, the output of the second pulse-width modulator the microcontroller is connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller.
RU2011116446/28A 2011-04-27 2011-04-27 Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed RU2473097C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011116446/28A RU2473097C2 (en) 2011-04-27 2011-04-27 Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011116446/28A RU2473097C2 (en) 2011-04-27 2011-04-27 Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011116446A RU2011116446A (en) 2012-11-10
RU2473097C2 true RU2473097C2 (en) 2013-01-20

Family

ID=47321759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011116446/28A RU2473097C2 (en) 2011-04-27 2011-04-27 Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2473097C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2214610C2 (en) * 2001-12-13 2003-10-20 Ставропольская Государственная Сельскохозяйственная Академия Facility measuring non-electric values with use of capacitor pickups
US20050192727A1 (en) * 1994-05-09 2005-09-01 Automotive Technologies International Inc. Sensor Assemblies
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
RU2395816C1 (en) * 2009-08-03 2010-07-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device to analyse dielectric properties of biological objects and insulation materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050192727A1 (en) * 1994-05-09 2005-09-01 Automotive Technologies International Inc. Sensor Assemblies
RU2214610C2 (en) * 2001-12-13 2003-10-20 Ставропольская Государственная Сельскохозяйственная Академия Facility measuring non-electric values with use of capacitor pickups
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
RU2395816C1 (en) * 2009-08-03 2010-07-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device to analyse dielectric properties of biological objects and insulation materials

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011116446A (en) 2012-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2391677C1 (en) Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code
CN102495650A (en) Multi-stage refined precise temperature control device and control method
CN105078416B (en) Electronic clinical thermometer and method for controlling same
CN105547514A (en) Temperature measurement circuit and method
RU2473097C2 (en) Microcontroller metering converter of gas and liquid flow speed
RU2613481C1 (en) Method of digital integrated circuits transient thermal characteristics measuring
CN104062482B (en) Measure the device of supply voltage and temperature-detecting device and temperature controller comprising it
CN105277292A (en) Temperature measurement device
RU2449299C1 (en) Microcontroller measuring converter for resistive sensor
RU2395816C1 (en) Microcontroller device to analyse dielectric properties of biological objects and insulation materials
RU2502076C1 (en) Microcontroller metering converter of resistance into binary code with voltage-controlled generator
RU2392629C1 (en) Microcontroller device for capacity and resistance measurement
CN201397206Y (en) Dual-precise resistance heat energy meter
RU2378658C1 (en) Microcontroller for measuring shaft rotation frequency
RU2444020C1 (en) Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer
RU2453854C1 (en) Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer
CN205300810U (en) Ultrasonic calorimeter
RU2550595C1 (en) Microcontroller device to measure capacitance and resistance and transfer of measurement result along radio channel
CN211785914U (en) MOSFET internal resistance detection circuit
RU2506599C1 (en) Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge
RU2309415C1 (en) Device for measuring capacitance of capacitive pickup
RU2565813C1 (en) Microcontroller-based converter of resistance, capacitance and voltage into binary code
RU2491558C1 (en) Microcontroller metering converter of resistance with controlled sensitivity
RU2561998C2 (en) Digital temperature gage
CN206339258U (en) Laboratory safety-protection system based on Zigbee

Legal Events

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

Effective date: 20130428

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150428