RU2603937C1 - Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel - Google Patents
Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603937C1 RU2603937C1 RU2015137360/28A RU2015137360A RU2603937C1 RU 2603937 C1 RU2603937 C1 RU 2603937C1 RU 2015137360/28 A RU2015137360/28 A RU 2015137360/28A RU 2015137360 A RU2015137360 A RU 2015137360A RU 2603937 C1 RU2603937 C1 RU 2603937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- resistive
- resistor
- sensor
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительным информационным системам, в частности к системам для измерения емкости и сопротивления и может быть использовано для измерения неэлектрических величин резистивными и емкостными датчиками в беспроводных системах контроля и управления.The invention relates to measuring information systems, in particular to systems for measuring capacitance and resistance, and can be used to measure non-electric quantities by resistive and capacitive sensors in wireless monitoring and control systems.
Известно устройство для измерения электрической емкости, содержащее два одновибратора, включенные по схеме кольцевого автогенератора, два RC-фильтра, подключенные к выходам соответствующих одновибраторов, блок индикации, включенный между выходами RC-фильтров, во времязадающие цепи одновибраторов включены конденсаторы, соответственно, образцовой и измеряемой емкости (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 RC filters connected to the outputs of the respective single vibrators, an indication unit connected between the outputs of the RC filters, capacitors, respectively, of the exemplary and measured capacity (see US Pat. RF No. 2156472, CL G01R 27/26).
Недостаток известного решения - отсутствует функция энергосбережения, что не позволяет использовать данное решение для построения радиодатчиков, работающих от автономных источников питания.A disadvantage of the known solution is that there is no energy saving function, which does not allow the use of this solution to build radio sensors operating from autonomous power sources.
Известно устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками, содержащее первый и второй генераторы, микроконтроллер и цифровой индикатор, во времязадающие цепи генераторов включены, соответственно, конденсаторный датчик измеряемой емкости и конденсатор образцовой емкости, времязадающие резисторы включены по известным схемам, выходы генераторов подключены к счетным входам, соответствующих счетчиков микроконтроллера, один из выводов микроконтроллера подключен к входам разрешения генерирования обоих генераторов, цифровой индикатор подключен к дискретным выходам микроконтроллера (см. пат. РФ №2214610, кл. G01R 27/26).A device for measuring non-electric quantities by capacitor sensors is known, containing the first and second generators, a microcontroller and a digital indicator, the capacitor sensor of the measured capacitance and the capacitor of the model capacitance are included in the timing circuits of the generators, the timing resistors are connected according to known schemes, the outputs of the generators are connected to the counting inputs corresponding microcontroller counters, one of the outputs of the microcontroller is connected to the generation enable inputs of both generators Hur, the digital display is connected to the digital outputs of the microcontroller (see. US Pat. Russian Federation №2214610, cl. G01R 27/26).
Недостаток известного решения - отсутствует функция энергосбережения, что не позволяет использовать данное решение для построения радиодатчиков, работающих от автономных источников питания.A disadvantage of the known solution is that there is no energy saving function, which does not allow the use of this solution to build radio sensors operating from autonomous power sources.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятым авторами за прототип является микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код, содержащий: микроконтроллер, емкостный датчик, образцовый конденсатор, образцовый резистор, измеряемый резистор, резистивный делитель напряжения, причем образцовый и измеряемый резисторы первыми выводами подключены к первым обкладкам, соответственно, емкостного датчика и конденсатора образцовой емкости, 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 к второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторые выводы образцового и измеряемого резисторов подключены, соответственно, к первому и второму дискретным выходам микроконтроллера, вторые обкладки емкостного датчика и образцового конденсатора подключены, соответственно, к третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера (см. пат. РФ №2391677, кл. G01R 27/26).The closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted by the authors for the prototype is a microcontroller measuring transducer of capacitance and resistance into a binary code, containing: a microcontroller, a capacitive sensor, a reference capacitor, a reference resistor, a measured resistor, a resistive voltage divider, and a reference and measured resistors the first conclusions are connected to the first plates, respectively, of the capacitive sensor and the capacitor of the exemplary capacity, the first conclusions of the resistor in the voltage divider are connected to the first input of the analog microcontroller comparator, and the second terminals are connected, respectively, to the power terminals of the microcontroller, the first terminals of the model and measured resistors are connected to the second input of the analog micro-controller comparator, the second conclusions of the model and measured resistors are connected to the first and second, respectively discrete outputs of the microcontroller, the second plates of the capacitive sensor and the reference capacitor are connected, respectively, to the third and fourth microcontroller discrete outputs (see US Pat. RF №2391677, class G01R 27/26).
Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, отсутствует функция передачи результата преобразования по радиоканалу и энергосберегающая функция, обусловленная непрерывным потреблением тока резистивным делителем. Известно, что для мобильных устройств, например радиодатчиков, функция энергосбережения является одной из наиболее важных.A disadvantage of the known solution is limited functionality, there is no function of transmitting the conversion result over the air, and an energy-saving function due to the continuous consumption of current by the resistive divider. It is known that for mobile devices, such as radio sensors, the energy-saving function is one of the most important.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения сводится к расширению его функциональных возможностей.The technical result that can be achieved using the present invention is to expand its functionality.
Технический результат достигается тем, что микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу, содержащий: микроконтроллер, емкостный датчик, образцовый конденсатор, резистивный датчик, образцовый резистор, резистивный делитель напряжения, причем первые выводы первого и второго резисторов делителя напряжения подключены к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, первые выводы резистивного датчика, образцового резистора, емкостного датчика и образцового конденсатора подключены к второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторые выводы образцового резистора, емкостного датчика, резистивного датчика и образцового конденсатора подключены, соответственно, к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера, дополнительно содержит радиопередатчик, причем вторые выводы первого и второго резисторов делителя напряжения подключены, соответственно к пятому и шестому дискретным выходам микроконтроллера, модулирующий вход радиопередатчика подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, вывод питания радиопередатчика подключен к седьмому дискретному выходу микроконтроллера, общий вывод радиопередатчика подключен к общему выводу микроконтроллера.The technical result is achieved by the fact that the microcontroller measuring transducer for resistive and capacitive sensors with the transmission of the conversion result over the air, comprising: a microcontroller, capacitive sensor, a reference capacitor, a resistive sensor, a reference resistor, a resistive voltage divider, the first conclusions of the first and second resistors of the voltage divider connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller, the first conclusions of the resistive sensor, a reference resistor, capacitive the second sensor and the reference capacitor are connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller, the second terminals of the reference resistor, capacitive sensor, resistive sensor and the reference capacitor are connected, respectively, to the first, second, third and fourth discrete outputs of the microcontroller, further comprises a radio transmitter, the second terminals of the first and the second resistors of the voltage divider are connected, respectively, to the fifth and sixth discrete outputs of the microcontroller, the modulating input is glad and the transmitter is connected to the output of the pulse-width modulator of the microcontroller, the power output of the radio transmitter is connected to the seventh discrete output of the microcontroller, the general output of the radio transmitter is connected to the general output of the microcontroller.
На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу.The drawing shows a structural diagram of a microcontroller measuring transducer for resistive and capacitive sensors with the transmission of the conversion result over the air.
Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу содержит: (чертеж) микроконтроллер 1, образцовый резистор 2 (Ro), емкостный датчик 3 (Cx), резистивный датчик 4 (Rx), образцовый конденсатор 5 (Co), первый резистор 6 и второй резистор 7 резистивного делителя напряжения, радиопередатчик 8 с двухуровневой амплитудной манипуляцией.A microcontroller measuring transducer for resistive and capacitive sensors with the transmission of the conversion result over the air contains: (drawing) a
Первые выводы образцового резистора 2, резистивного датчика 4, емкостного датчика 3 и образцового конденсатора 5 подключены к первому входу аналогового компаратора (на чертеже аналоговый компаратор не показан) микроконтроллера 1, первые выводы резисторов 6 и 7 подключены к второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1. Вторые выводы образцового резистора 2, емкостного датчика 3, резистивного датчика 4, образцового конденсатора 5, резистора 6 и резистора 7 подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому дискретным выходам микроконтроллера 1. Выход широтно-импульсного модулятора (ШИМ) (на чертеже ШИМ не показан) микроконтроллера 1 подключен к модулирующему входу радиопередатчика 8. Седьмой дискретный выход микроконтроллера 1 подключен к выводу питания радиопередатчика 8, общий вывод радиопередатчика 8 подключен к общему выводу микроконтроллера 1.The first outputs of the
Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу работает следующим образом.Microcontroller measuring transducer for resistive and capacitive sensors with the transmission of the conversion result over the air is as follows.
Микроконтроллер 1 способен находиться в одном из двух режимов - в энергосберегающем или в рабочем. В рабочем режиме многократно возрастает потребление энергии микроконтроллером 1 от автономного источника питания. Переход из одного режима в другой, а также время нахождения микроконтроллера 1 в каждом из указанных режимов определяется его программой. Процесс преобразования осуществляется в рабочем режиме по следующему алгоритму.The
Микроконтроллер 1 после выхода из энергосберегающего режима выводит на шестой дискретный выход логический «0» (лог.0) и на пятый дискретный выход 5 выводит логическую «1» (лог.1). Через резисторы 6 и 7 резистивного делителя протекает ток, который создает на резисторе 7 падение напряжения, равное 0,63Uн, где Uн - напряжение высокого уровня, т.е. напряжение лог.1.The
Для измерения емкости датчика 3 микроконтроллер 1 отключает цепь, состоящую из резистивного датчика 4 и конденсатора 5, путем перевода третьего и четвертого дискретных выходов в высокоомные состояния. Затем, микроконтроллер 1 разряжает датчик 3 через образцовый резистор 2, путем вывода лог.0 на первый и второй дискретные выходы. Через некоторое время микроконтроллер 1 выводит лог.1 (напряжение высокого уровня) на первый дискретный выход и запускает внутренний, заранее обнуленный двоичный счетчик тактовых импульсов микроконтроллера 1. Когда напряжение на емкостном датчике 3 достигнет уровня 0,63Uн на выходе аналогового компаратора будет сформирована лог.1. По этому сигналу микроконтроллер 1 останавливает двоичный счетчик и сохраняет его содержимое, т.е. двоичный код N, который пропорционален постоянной времени τ=Ro·Cx. Двоичный код N определяется выражением N=τ/Т, где Т - период (длительность такта) тактового генератора микроконтроллера 1, Т=1/f, где f - частота тактового генератора микроконтроллера 1. Микроконтроллер 1 определяет постоянную времени из выражения τ=Т·N, а затем определяет значение емкости емкостного датчика 3 из выражения Сх=Т·N/Ro, где Ro известно.To measure the capacity of the
Для измерения сопротивления резистивного датчика 4 микроконтроллер 1 выполняет тот же алгоритм, что и для измерения емкости датчика 3, а затем определяет Rx из выражения Rx=Т·N/Сo, где Сo известно.To measure the resistance of the resistive sensor 4, the
Результат преобразования микроконтроллер 1 преобразует с помощью ШИМ в широтно-импульсно модулированный сигнал (ШИМ-сигнал). Этот ШИМ-сигнал поступает на модулирующий вход радиопередатчика 8. Для включения радиопередатчика 8 микроконтроллер 1 подает на его вывод питания высокий уровень напряжения, путем вывода на седьмой дискретный выход логической «1». Промодулированный информационным ШИМ-сигналом радиосигнал радиопередатчика 8 излучается в радиоэфир. Перед переходом в энергосберегающий режим микроконтроллер 1 переводит все семь дискретных выходов в высокоомные состояния.The result of the conversion of the
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество: - добавлены функция передачи результата преобразования по радиоканалу и функция энергосбережения, позволяющая увеличить время работы микроконтроллерного измерительного преобразователя от одного комплекта автономного источника питания.The invention in comparison with the prototype and other known solutions has the advantage of: - Added the function of transmitting the conversion result over the air and energy saving function, which allows to increase the operating time of the microcontroller measuring transducer from one set of autonomous power source.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015137360/28A RU2603937C1 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015137360/28A RU2603937C1 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603937C1 true RU2603937C1 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015137360/28A RU2603937C1 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603937C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2647564C1 (en) * | 2017-01-09 | 2018-03-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method of measuring electric capacity |
US20190120879A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Infineon Technologies Ag | Readout Circuit for Resistive and Capacitive Sensors |
RU2698492C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-08-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller capacitance measuring device for built-in computer monitoring and control systems |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2156472C2 (en) * | 1997-05-06 | 2000-09-20 | Ставропольская Государственная Сельскохозяйственная Академия | Gear measuring electric capacitance |
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 |
-
2015
- 2015-09-02 RU RU2015137360/28A patent/RU2603937C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2156472C2 (en) * | 1997-05-06 | 2000-09-20 | Ставропольская Государственная Сельскохозяйственная Академия | Gear measuring electric capacitance |
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 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2647564C1 (en) * | 2017-01-09 | 2018-03-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method of measuring electric capacity |
US20190120879A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Infineon Technologies Ag | Readout Circuit for Resistive and Capacitive Sensors |
US11099213B2 (en) * | 2017-10-20 | 2021-08-24 | Infineon Technologies Ag | Readout circuit for resistive and capacitive sensors |
RU2698492C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-08-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller capacitance measuring device for built-in computer monitoring and control systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105379120B (en) | It is detected using Δ/Σ conversion capacitive proximity | |
RU2391677C1 (en) | Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code | |
RU2603937C1 (en) | Microcontroller measuring converter for resistive and capacitive sensors with transmission of conversion result over radio channel | |
CN103499743A (en) | System and circuit for high-precision measuring of resistor and capacitor | |
RU2014118753A (en) | HF SYSTEM FOR HIGH FREQUENCY LAMP | |
RU2698492C1 (en) | Microcontroller capacitance measuring device for built-in computer monitoring and control systems | |
CN110163015B (en) | Multiplier circuit, corresponding device and method | |
RU2392629C1 (en) | Microcontroller device for capacity and resistance measurement | |
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 | |
RU2719790C1 (en) | Microcontroller capacitance measuring device for control and monitoring systems | |
JP2014207569A (en) | Ramp wave generation circuit | |
RU2550595C1 (en) | Microcontroller device to measure capacitance and resistance and transfer of measurement result along radio channel | |
RU2583148C1 (en) | Microcontroller measuring converter for photoplethysmographic pulse sensor | |
RU2565813C1 (en) | Microcontroller-based converter of resistance, capacitance and voltage into binary code | |
US11281314B2 (en) | Methods and apparatus for variable capacitance detection | |
CN203840302U (en) | Time-delay control circuit | |
RU2506599C1 (en) | Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge | |
RU2453854C1 (en) | Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer | |
RU2546713C1 (en) | Microcontroller measurement converter of capacitance and resistance into binary code | |
RU2563315C1 (en) | Microcontroller metering converter with controlled power supply of resistive measurement circuits by method of width-pulse modulation | |
RU2309415C1 (en) | Device for measuring capacitance of capacitive pickup | |
RU2670724C1 (en) | Micro-controller device for tanks measurement | |
RU2491558C1 (en) | Microcontroller metering converter of resistance with controlled sensitivity | |
CN104569582B (en) | A kind of method and FPGA circuitry for being used to realize that frequency measures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200903 |