RU2515309C1 - Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции - Google Patents
Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515309C1 RU2515309C1 RU2012148475/28A RU2012148475A RU2515309C1 RU 2515309 C1 RU2515309 C1 RU 2515309C1 RU 2012148475/28 A RU2012148475/28 A RU 2012148475/28A RU 2012148475 A RU2012148475 A RU 2012148475A RU 2515309 C1 RU2515309 C1 RU 2515309C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- resistor
- output
- resistors
- resistive
- 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 Уитстона методом широтно-импульсной модуляции содержит первый резистор 1, второй резистор 2 (он же резистивный датчик), третий резистор 3, четвертый резистор 4, пятый резистор 5, шестой резистор 6, RC-фильтр 7 и микроконтроллер 8. Резисторы 1 и 2 первыми выводами подключены к входу RC-фильтра 7, выход которого подключен к первому входу АК микроконтроллера 8, первый вывод резистора 5 подключен ко второму выводу резистора 2 и к первому выводу резистора 6, второй вывод резистора 5 подключен к выходу ШИМ микроконтроллера 8, первые выводы резисторов 3 и 4 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 8, вторые выводы резисторов 1, 3, 4 и 6 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 8. 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 принятым 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 Уитстона методом широтно-импульсной модуляции, 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, введены пятый и шестой резисторы, причем первый вывод пятого резистора подключен ко второму выводу второго резистора и к первому выводу шестого резистора, второй вывод пятого резистора подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, вторые выводы первого, третьего, четвертого и шестого 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 Уитстона методом широтно-импульсной модуляции.
Осуществление изобретения
Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста Уитстона методом широтно-импульсной модуляции содержит (см. чертеж) первый резистор 1, второй резистор 2 (он же резистивный датчик), третий резистор 3, четвертый резистор 4, пятый резистор 5, шестой резистор 6, RC-фильтр 7 и микроконтроллер 8. Резисторы 1 и 2 первыми выводами подключены к входу RC-фильтра 7, выход которого подключен к первому входу АК (на чертеже АК не показан) микроконтроллера 8, первый вывод резистора 5 подключен ко второму выводу резистора 2 и к первому выводу резистора 6, второй вывод резистора 5 подключен к выходу ШИМ (на чертеже ШИМ не показан) микроконтроллера 8, первые выводы резисторов 3 и 4 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 8, вторые выводы резисторов 1, 3, 4 и 6 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 8.
Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста Уитстона методом широтно-импульсной модуляции работает следующим образом.
Выход ШИМ микроконтроллера 8 представляет собой ключ, построенный на полевых транзисторах. С помощью этого ключа ШИМ микроконтроллера 8 подключает второй вывод резистора 5 или к минусовой клемме питания микроконтроллера 8 или переводит ключ в высокоомное состояние. Таким образом, резистор 5 периодически подключается параллельно к резистору 6. Среднее значение сопротивления параллельно включенных резисторов 5 и 6 изменяется в зависимости от коэффициента заполнения G ШИМ, что позволяет программным способом уравновешивать мост и таким образом повысить точность микроконтроллерного измерительного преобразователя.
К инвертирующему входу АК микроконтроллера 8 приложено опорное напряжение Ur, снимаемое с резистивного делителя 3, 4. К неинвертирующему входу АК микроконтроллера 8 приложено напряжение, формируемое на выходе RC-фильтра 7, среднее значение которого определяется: UM=(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 отключен от минусовой клеммы питания микроконтроллера 8 путем перевода ключа ШИМ в высокоомное состояние, напряжение UL будет сформировано, когда резистор 5 будет подключен к минусовой клемме питания микроконтроллера 8; G=tH/TM - коэффициент заполнения ШИМ-сигнала; TM=tH+tL - период ШИМ-сигнала; TH и tL - соответственно длительности высокого и низкого логических уровней в точке соединения резисторов 1 и 2.
Микроконтроллер 8 непрерывно следит за напряжением UM. Если это напряжение станет меньше опорного напряжения Ur, то на выходе АК формируется логический ноль, по этому событию микроконтроллер 8 увеличивает на единицу коэффициент заполнения G и проверяет выход АК. Как только напряжение UM станет больше опорного напряжения Ur, микроконтроллер 8 уменьшает коэффициент заполнения G. Таким образом, коэффициент заполнения G зависит от напряжения UM, формируемого на выходе RC-фильтра 7, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления резистора 2, так как сопротивления резисторов 1, 3, 4, 5 и 6 - величины постоянные, т.е. являются образцовыми. Результат преобразования - двоичный код, пропорциональный коэффициенту заполнения G, а следовательно, и сопротивлению резистора 2 - формируется в регистре сравнения встроенного в микроконтроллер 8 таймера/счетчика, работающего в режиме ШИМ.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество: повышена точность преобразования путем уравновешивания резистивного моста Уитстона методом широтно-импульсной модуляции.
Claims (2)
1. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста Уитстона методом широтно-импульсной модуляции, 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 введены пятый и шестой резисторы, причем первый вывод пятого резистора подключен ко второму выводу второго резистора и к первому выводу шестого резистора, второй вывод пятого резистора подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, вторые выводы первого, третьего, четвертого и шестого резисторов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера.
2. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста Уитстона методом широтно-импульсной модуляции по п.1, отличающийся тем, что в качестве второго резистора включен резистивный датчик.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148475/28A RU2515309C1 (ru) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148475/28A RU2515309C1 (ru) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2515309C1 true RU2515309C1 (ru) | 2014-05-10 |
Family
ID=50629793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012148475/28A RU2515309C1 (ru) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515309C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2779813C1 (ru) * | 2021-09-08 | 2022-09-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» | Мостовой преобразователь сопротивления |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995025385A1 (en) * | 1994-03-17 | 1995-09-21 | Tanisys Technology, Inc. | Capacitance-sensitive switch and switch array |
RU2214610C2 (ru) * | 2001-12-13 | 2003-10-20 | Ставропольская Государственная Сельскохозяйственная Академия | Устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками |
WO2009007500A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Maricap Oy | Method and device for capacitive detection of objects |
RU2392629C1 (ru) * | 2009-06-08 | 2010-06-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Устройство микроконтроллерное для измерения емкости и сопротивления |
RU2395816C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное устройство для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов |
RU2449299C1 (ru) * | 2011-01-20 | 2012-04-27 | Александр Витальевич Вострухин | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика |
-
2012
- 2012-11-14 RU RU2012148475/28A patent/RU2515309C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995025385A1 (en) * | 1994-03-17 | 1995-09-21 | Tanisys Technology, Inc. | Capacitance-sensitive switch and switch array |
RU2214610C2 (ru) * | 2001-12-13 | 2003-10-20 | Ставропольская Государственная Сельскохозяйственная Академия | Устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками |
WO2009007500A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Maricap Oy | Method and device for capacitive detection of objects |
RU2392629C1 (ru) * | 2009-06-08 | 2010-06-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Устройство микроконтроллерное для измерения емкости и сопротивления |
RU2395816C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное устройство для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов |
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 |
---|---|---|---|---|
RU2779813C1 (ru) * | 2021-09-08 | 2022-09-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» | Мостовой преобразователь сопротивления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2391677C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
CN204909403U (zh) | 一种电子体温计 | |
US9077357B2 (en) | Semiconductor device and electronic control device | |
RU2449299C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивного датчика | |
WO2015043020A1 (zh) | 一种高精度电压检测电路及方法 | |
RU2395816C1 (ru) | Микроконтроллерное устройство для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов | |
Narayanan et al. | A novel single-element inductance-to-digital converter with automatic offset eliminator | |
RU2506599C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста | |
RU2603937C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу | |
RU2392629C1 (ru) | Устройство микроконтроллерное для измерения емкости и сопротивления | |
RU2515309C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции | |
JP2013253841A (ja) | 電流検出回路 | |
CN109188074B (zh) | 互检电路及方法、电流检测系统、电能计量系统及芯片 | |
RU2563315C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с управляемым питанием резистивных измерительных цепей методом широтно-импульсной модуляции | |
RU2502076C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код с генератором, управляемым напряжением | |
RU2444020C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код | |
RU2453854C1 (ru) | Энергосберегающий микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных датчиков | |
EP3018484A1 (en) | Device and method for measuring electrical variables of analog sensors | |
RU2583148C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь для фотоплетизмографического датчика пульса | |
RU2298872C1 (ru) | Аналого-цифровой преобразователь с управляемой чувствительностью на базе микроконтроллера | |
RU2552749C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с функцией измерения тока в цепи резистивного датчика | |
RU2309415C1 (ru) | Устройство для измерения емкости конденсаторного датчика | |
RU2690517C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления резисторных датчиков в двоичный код с функцией самодиагностики | |
RU2491558C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления с управляемой чувствительностью | |
RU2565813C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления, емкости и напряжения в двоичный код |