RU2506599C1 - Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста - Google Patents
Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста Download PDFInfo
- Publication number
- RU2506599C1 RU2506599C1 RU2012133941/28A RU2012133941A RU2506599C1 RU 2506599 C1 RU2506599 C1 RU 2506599C1 RU 2012133941/28 A RU2012133941/28 A RU 2012133941/28A RU 2012133941 A RU2012133941 A RU 2012133941A RU 2506599 C1 RU2506599 C1 RU 2506599C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- resistor
- resistors
- input
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста содержит первый резистор 1, второй резистор 2 (он же резистивный датчик), третий резистор 3, четвертый резистор 4, пятый резистор, RC-фильтр 6 и микроконтроллер 7. Резисторы 1, 2 и 5 первыми выводами подключены к входу RC-фильтра 6, выход которого подключен к первому входу АК (АК не показан) микроконтроллера 7, второй вывод резистора 5 подключен к выходу ШИМ (ШИМ не показан) микроконтроллера 7, первые выводы резисторов 3 и 4 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 7, вторые выводы резисторов 1, 2, 3, и 4 подключены, соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 7. Технический результат заключается в повышении точности микроконтроллерного измерительного преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
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.
Уровень техники
Известно устройство для измерения неэлектрических величин емкостными датчиками, содержащее первый и второй генераторы, микроконтроллер и цифровой индикатор, во времязадающие цепи генераторов включены емкостные и резистивные элементы, один из дискретных 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).
Недостаток известного решения - низкая точность, обусловленная погрешностью, вносимой генераторами, параметры которых зависят от внешних факторов, например температуры.
Известно устройство - 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).
Недостаток известного решения - низкая точность, обусловленная нелинейностью характеристики преобразования.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика, содержащий микроконтроллер, RC-фильтр, первый, второй, третий и четвертый резисторы, причем первые выводы первого и второго резисторов подключены к входу RC-фильтра, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора (АК) микроконтроллера, первые выводы третьего и четвертого резисторов подключены ко второму входу АК микроконтроллера, второй вывод первого резистора подключен к выходу широтно-импульсного модулятора (ШИМ) микроконтроллера, вторые выводы второго и третьего резисторов подключены к минусовой клемме источника питания, первый вывод третьего резистора подключен к плюсовой клемме источника питания (см. пат. РФ №2449299, кл. G01R 27/26).
Недостаток известного решения - низкая точность, обусловленная нелинейностью характеристики преобразования.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения сводится к повышению точности.
Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста, содержащий микроконтроллер, RC-фильтр, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первые выводы первого и второго резисторов подключены к входу RC-фильтра, выход которого подключен к первому входу АК микроконтроллера, первые выводы третьего и четвертого резисторов подключены ко второму входу АК микроконтроллера, введен пятый резистор, причем первый вывод пятого резистора подключен к входу RC-фильтра, второй вывод пятого резистора подключен к выходу ШИМ микроконтроллера, вторые выводы первого, второго, третьего и четвертого резисторов подключены, соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера, в качестве второго резистора включен резистивный датчик.
Краткое описание чертежей
На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя с уравновешиванием резистивного моста.
Осуществление изобретения
Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста содержит (см. чертеж) первый резистор 1, второй резистор 2 (он же резистивный датчик), третий резистор 3, четвертый резистор 4, пятый резистор, RC-фильтр 6 и микроконтроллер 7. Резисторы 1, 2 и 5 первыми выводами подключены к входу RC-фильтра 6, выход которого подключен к первому входу АК (АК не показан) микроконтроллера 7, второй вывод резистора 5 подключен к выходу ШИМ (ШИМ не показан) микроконтроллера 7, первые выводы резисторов 3 и 4 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 7, вторые выводы резисторов 1, 2, 3, и 4 подключены, соответственно, к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 7.
Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста работает следующим образом.
Выход ШИМ микроконтроллера 7 представляет собой ключ, построенный на полевых транзисторах. С помощью этого ключа ШИМ микроконтроллера 7 подключает второй вывод резистора 5 к внутренним, или к плюсовой клемме, или к минусовой клемме питания микроконтроллера 7. Таким образом, резистор 5 периодически подключается параллельно или к резистору 1, или к резистору 2. Среднее значение сопротивления параллельно включенных резисторов 1 и 5, а также резисторов 2 и 5 изменяется в зависимости от коэффициента заполнения G ШИМ, что позволяет программным способом уравновешивать мост, состоящий из резисторов 1, 2, 3 и 4 и таким образом повысить точность микроконтроллерного измерительного преобразователя.
К инвертирующему входу АК микроконтроллера 7 приложено опорное напряжение Ur, снимаемое с резистивного делителя 3, 4. К неинвертирующему входу АК микроконтроллера 7 приложено напряжение, формируемое на выходе RC-фильтра 6, среднее значение которого определяется: UМ=(UH-UL)·G+UL, где UH и UL - напряжения, соответственно, высокого и низкого уровней на входе RC-фильтра. Напряжение UH будет сформировано, когда резистор 5 будет подключен к плюсовой клемме питания микроконтроллера, напряжение UL будет сформировано, когда резистор 5 будет подключен к минусовой клемме питания микроконтроллера 7; G=tH/TM - коэффициент заполнения ШИМ-сигнала; ТM=tH+tL - период ШИМ-сигнала; tH и tL - соответственно, длительности высокого и низкого логических уровней ШИМ-сигнала.
Микроконтроллер 7 непрерывно следит за напряжением UM. Если это напряжение станет меньше опорного напряжения Ur, то на выходе АК формируется логический ноль, по этому событию микроконтроллер 7 увеличивает на единицу коэффициент заполнения G и проверяет выход АК. Как только напряжение UM станет больше опорного напряжения Ur микроконтроллер 7 уменьшает коэффициент заполнения G. Таким образом, коэффициент заполнения G зависит от напряжения UM, формируемого на выходе RC-фильтра 6, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления резистивного датчика 2, так как сопротивления резисторов 1, 3, 4 и 5 - величины постоянные, т.е. являются образцовыми. Результат преобразования - двоичный код, пропорциональный коэффициенту заполнения G, а следовательно, и сопротивлению резистора 2, формируется в регистре сравнения встроенным в микроконтроллер 7 таймером/счетчиком, работающим в режиме ШИМ.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество: повышена точность преобразования методом программно-управляемого уравновешивания резистивного моста.
Claims (2)
1. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста, содержащий микроконтроллер, RC-фильтр, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первые выводы первого и второго резисторов подключены к входу RC-фильтра, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, первые выводы третьего и четвертого резисторов подключены ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введен пятый резистор, причем первый вывод пятого резистора подключен к входу RC-фильтра, второй вывод пятого резистора подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, вторые выводы первого, второго, третьего и четвертого резисторов подключены, соответственно, к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера.
2. Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика с уравновешиванием моста по п.1, отличающийся тем, что в качестве второго резистора включен резистивный датчик.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133941/28A RU2506599C1 (ru) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133941/28A RU2506599C1 (ru) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2506599C1 true RU2506599C1 (ru) | 2014-02-10 |
Family
ID=50032352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012133941/28A RU2506599C1 (ru) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2506599C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698492C1 (ru) * | 2019-01-09 | 2019-08-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для встраиваемых вычислительных систем контроля и управления |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2031518A2 (en) * | 2000-10-26 | 2009-03-04 | Cypress Semiconductor Corporation | Circuit |
RU2372592C2 (ru) * | 2007-01-09 | 2009-11-10 | Морской гидрофизический институт Национальной академии наук Украины (МГИ НАН Украины) | Измеритель температуры, являющийся эквивалентом образцового резистора, и способ, реализуемый в нем |
RU2391677C1 (ru) * | 2009-04-03 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная компания "Интеллект-Сервис" | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код |
RU2449299C1 (ru) * | 2011-01-20 | 2012-04-27 | Александр Витальевич Вострухин | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика |
-
2012
- 2012-08-07 RU RU2012133941/28A patent/RU2506599C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2031518A2 (en) * | 2000-10-26 | 2009-03-04 | Cypress Semiconductor Corporation | Circuit |
RU2372592C2 (ru) * | 2007-01-09 | 2009-11-10 | Морской гидрофизический институт Национальной академии наук Украины (МГИ НАН Украины) | Измеритель температуры, являющийся эквивалентом образцового резистора, и способ, реализуемый в нем |
RU2391677C1 (ru) * | 2009-04-03 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная компания "Интеллект-Сервис" | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код |
RU2449299C1 (ru) * | 2011-01-20 | 2012-04-27 | Александр Витальевич Вострухин | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698492C1 (ru) * | 2019-01-09 | 2019-08-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для встраиваемых вычислительных систем контроля и управления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2391677C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
US9077357B2 (en) | Semiconductor device and electronic control device | |
CN204909403U (zh) | 一种电子体温计 | |
Czaja | Time-domain measurement methods for R, L and C sensors based on a versatile direct sensor-to-microcontroller interface circuit | |
Czaja | An implementation of a compact smart resistive sensor based on a microcontroller with an internal ADC | |
RU2449299C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика | |
RU2395816C1 (ru) | Микроконтроллерное устройство для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов | |
RU2506599C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста | |
RU2392629C1 (ru) | Устройство микроконтроллерное для измерения емкости и сопротивления | |
RU2603937C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу | |
Narayanan et al. | A novel single-element inductance-to-digital converter with automatic offset eliminator | |
RU2502076C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код с генератором, управляемым напряжением | |
RU2515309C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции | |
RU2444020C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код | |
RU2563315C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с управляемым питанием резистивных измерительных цепей методом широтно-импульсной модуляции | |
RU2012156732A (ru) | Термоинвариантный измеритель линейного ускорения | |
RU2453854C1 (ru) | Энергосберегающий микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных датчиков | |
JP2016205818A (ja) | コンデンサの容量検出装置及び劣化診断装置 | |
RU2670724C9 (ru) | Микроконтроллерное устройство для измерения емкости | |
RU2552749C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с функцией измерения тока в цепи резистивного датчика | |
RU2298872C1 (ru) | Аналого-цифровой преобразователь с управляемой чувствительностью на базе микроконтроллера | |
RU2546713C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
RU2309415C1 (ru) | Устройство для измерения емкости конденсаторного датчика | |
RU2565813C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления, емкости и напряжения в двоичный код | |
RU2491558C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления с управляемой чувствительностью |