RU2444020C1 - Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer - Google Patents
Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444020C1 RU2444020C1 RU2010149171/28A RU2010149171A RU2444020C1 RU 2444020 C1 RU2444020 C1 RU 2444020C1 RU 2010149171/28 A RU2010149171/28 A RU 2010149171/28A RU 2010149171 A RU2010149171 A RU 2010149171A RU 2444020 C1 RU2444020 C1 RU 2444020C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- output
- resistors
- input
- binary code
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
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.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for measuring active resistance, and can be used in means for measuring and monitoring non-electric quantities by resistive sensors.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство микроконтроллерное для измерения емкости и сопротивления, содержащее микроконтроллер, емкостный датчик, конденсатор образцовой емкости, резисторы образцового и измеряемого сопротивления, первый, второй и третий резисторы и цифровой индикатор, причем резисторы образцового и измеряемого сопротивления первыми выводами подключены к первым обкладкам, соответственно, емкостного датчика и конденсатора образцовой емкости, цифровой индикатор подключен к микроконтроллеру, первые выводы первого, второго и третьего резисторов подключены к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторые выводы первого и второго резисторов подключены, соответственно к плюсовому и минусовому выводам питания микроконтроллера, второй вывод третьего резистора подключен к первому выходу микроконтроллера, первые выводы резисторов образцового и измеряемого сопротивления подключены ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторые выводы резисторов образцового и измеряемого сопротивлений подключены, соответственно, ко второму и третьему выходам микроконтроллера, вторые обкладки емкостного датчика и конденсатора образцовой емкости подключены, соответственно, к четвертому и пятому выходам микроконтроллера (см. пат. РФ №2392629, кл. G01R 27/26).A microcontroller device for measuring capacitance and resistance is known, comprising a microcontroller, a capacitive sensor, a capacitor of exemplary capacity, resistors of exemplary and measured resistance, first, second and third resistors and a digital indicator, and the resistors of exemplary and measured resistance are connected to the first plates by the first terminals, respectively, capacitive sensor and capacitor of exemplary capacity, a digital indicator connected to the microcontroller, the first conclusions of the first, second and third resistors ores are connected to the first input of the analog microcontroller comparator, the second terminals of the first and second resistors are connected, respectively, to the plus and minus terminals of the microcontroller power supply, the second terminal of the third resistor is connected to the first output of the microcontroller, the first conclusions of the model and measured resistance resistors are connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller , the second conclusions of the resistors of the exemplary and measured resistances are connected, respectively, to the second and third outputs odes of the microcontroller, the second plates of the capacitive sensor and the capacitor of exemplary capacity are connected, respectively, to the fourth and fifth outputs of the microcontroller (see US Pat. RF №2392629, class G01R 27/26).
Недостаток известного решения - низкая точность при измерении малых значений сопротивления, обусловленная погрешностью, вносимой изменением емкости образцового конденсатора под действием, например, температуры.A disadvantage of the known solution is the low accuracy when measuring small resistance values, due to the error introduced by a change in the capacitance of the reference capacitor under the influence of, for example, temperature.
Известен микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код, содержащий микроконтроллер, емкостный датчик, конденсатор образцовой емкости, образцовый резистор, резистивный делитель напряжения, 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, 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 ко 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 (см. пат. РФ №2391677, кл. G01R 27/26).A microcontroller measuring converter of capacitance and resistance into a binary code is known, comprising a microcontroller, a capacitive sensor, a reference capacitor, a reference resistor, a resistive voltage divider, and a measured resistance resistor, a binary code transmission output, and the reference and measured resistance resistors being connected by the first terminals to the first plates, respectively, of a capacitive sensor and a capacitor of exemplary capacity, the first terminals of the resistors of the voltage divider are connected to the first input of the analog comparator MK, and the second conclusions are connected, respectively, to the power supply terminals of the MK, the first conclusions of the reference and measured resistors are connected to the second input of the analog comparator of the MK, the second conclusions of the reference and measured resistors are connected, respectively, to the first and second outputs of the MK plates of a capacitive sensor and a capacitor of an exemplary capacity are connected, respectively, to the third and fourth outputs of the MK (see US Pat. RF №2391677, class G01R 27/26).
Недостаток известного решения - низкая точность при измерении малых значений сопротивления, обусловленная погрешностью, вносимой изменением емкости образцового конденсатора под действием, например, температуры.A disadvantage of the known solution is the low accuracy when measuring small resistance values, due to the error introduced by a change in the capacitance of the reference capacitor under the influence of, for example, temperature.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятым авторами за прототип является микроконтроллерное устройство для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов, содержащее микроконтроллер, емкостный датчик, первый, второй и третий резисторы, интегрирующее RC-звено и цифровой индикатор, причем резисторы первыми выводами подключены к первой обкладке емкостного датчика и к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторая обкладка емкостного датчика подключена к общему проводу, вход интегрирующего RC-звена подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, а выход интегрирующего RC-звена подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторые выводы первого, второго и третьего резисторов подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам микроконтроллера, цифровой индикатор подключен к выходу микроконтроллера по известной схеме (см. пат. РФ №2395816, 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 device for studying the dielectric properties of biological objects and insulating materials, containing a microcontroller, a capacitive sensor, first, second and third resistors, an integrating RC-link and a digital indicator, and the resistors the first conclusions are connected to the first lining of the capacitive sensor and to the first input of the analog comparator of the microcontroller, the second lining of the capacitive yes the sensor is connected to a common wire, the input of the integrating RC link is connected to the output of the pulse-width modulator of the microcontroller, and the output of the integrating RC link is connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller, the second outputs of the first, second, and third resistors are connected respectively to the first, second, and third the outputs of the microcontroller, a digital indicator is connected to the output of the microcontroller according to the known scheme (see US Pat. No. 2395816, cl. G01R 27/26).
Недостаток известного решения - низкая точность, обусловленная погрешностью, вносимой операциями алгоритма по линеаризации нелинейно изменяющегося напряжения на измеряемом сопротивлении, например, резистивного датчика температуры.A disadvantage of the known solution is the low accuracy due to the error introduced by the operations of the algorithm for linearizing a nonlinearly varying voltage across the measured resistance, for example, a resistive temperature sensor.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению точности измерения сопротивления.The technical result, which can be achieved using the present invention, is to increase the accuracy of measuring resistance.
Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код, содержащий микроконтроллер, первый и второй резисторы, интегрирующее RC-звено, выход передачи двоичного кода, первые выводы первого и второго резисторов подключены к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторые выводы первого и второго резисторов подключены, соответственно к первому и второму выходам микроконтроллера, вход интегрирующего RC-звена подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, а выход интегрирующего RC-звена подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, введен источник тока, причем выход источника тока подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера.The technical result is achieved in that in a microcontroller measuring resistance converter in binary code, containing a microcontroller, first and second resistors, an integrating RC link, a binary code transmission output, the first conclusions of the first and second resistors are connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller, the second conclusions of the first and the second resistors are connected, respectively, to the first and second outputs of the microcontroller, the input of the integrating RC link is connected to the output of the pulse-width modulate pa microcontroller, and an output of the integrating RC-link connected to a second input of the analog comparator microcontroller entered the current source, the current source output is connected to a first input of an analog comparator microcontroller.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя сопротивления в двоичный код.The drawing shows a structural diagram of a microcontroller measuring resistance converter in binary code.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код содержит (см. чертеж) микроконтроллер 1, источник тока 2, образцовый резистор (Ro) 3, измеряемый резистор (Rx) 4, интегрирующее RC-звено 5, выход 6 передачи двоичного кода. Резисторы 3 и 4, первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора (не показан), встроенного в микроконтроллер 1 и к выходу источника тока 2, вторые выводы резисторов 3 и 4 подключены, соответственно, к первому и второму выходам микроконтроллера, вход интегрирующего RC-звена 5 подключен к выходу широтно-импульсного модулятора (не показан), встроенного в микроконтроллер 1, выход интегрирующего RC-звена 5 подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1, выход 6 микроконтроллера 1 передачи данных подключен к устройству (на фиг. не показано) отображения результата измерения и управления.The microcontroller measuring resistance to binary converter contains (see drawing) a microcontroller 1, a current source 2, an exemplary resistor (Ro) 3, a measured resistor (Rx) 4, an integrating RC link 5, and output 6 for transmitting a binary code. Resistors 3 and 4, the first conclusions are connected to the first input of an analog comparator (not shown) built into the microcontroller 1 and to the output of the current source 2, the second conclusions of the resistors 3 and 4 are connected, respectively, to the first and second outputs of the microcontroller, the input of the integrating RC- link 5 is connected to the output of a pulse-width modulator (not shown) built into the microcontroller 1, the output of the integrating RC link 5 is connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller 1, the output 6 of the microcontroller 1 data transmission is connected to troystvu (Fig. not shown) displaying the result of measurement and control.
Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код выполняет два цикла измерения и работает следующим образом.The microcontroller measuring resistance to binary converter performs two measurement cycles and works as follows.
Первый цикл измерения. Микроконтроллер 1 выводит на первый выход логический 0 (низкий уровень напряжения) и переводит второй выход в высокоомное состояние. Затем микроконтроллер 1 выводит на выход ШИМ импульсную последовательность с возрастающим коэффициентом заполнения. Как только напряжение на выходе интегрирующего RC-звена достигнет значения напряжения URo, падающего на резисторе Ro, то на выходе аналогового компаратора поменяется логический уровень. По этому сигналу микроконтроллер 1 сохраняет в памяти значение коэффициента заполнения Ко и рассчитывает значение тока, протекающего через сопротивление Ro образцового резистора 3 из выражения: I=URo/Ro, где Ro - известно. Напряжение, падающие на резисторе 3, определяется: URo=Uп·Ко.The first measurement cycle. Microcontroller 1 outputs logic 0 (low voltage level) to the first output and puts the second output into a high-resistance state. Then the microcontroller 1 outputs to the PWM output a pulse sequence with an increasing duty cycle. As soon as the voltage at the output of the integrating RC link reaches the voltage U Ro incident on the resistor Ro, the logic level will change at the output of the analog comparator. According to this signal, the microcontroller 1 stores in memory the value of the duty cycle Ko and calculates the value of the current flowing through the resistance Ro of the model resistor 3 from the expression: I = U Ro / Ro, where Ro is known. The voltage incident on the resistor 3 is determined by: U Ro = Up · To.
Второй цикл измерения. Микроконтроллер 1 выводит на второй выход логический 0 и переводит первый выход в высокоомное состояние. Затем микроконтроллер 1 выводит на выход ШИМ импульсную последовательность с возрастающим коэффициентом заполнения. Как только напряжение на выходе интегрирующего RC-звена достигнет значения напряжения URx, падающего на резисторе Rx, то на выходе аналогового компаратора поменяется логический уровень. По этому сигналу микроконтроллер 1 сохраняет в памяти значение коэффициента заполнения Кх и рассчитывает значение измеряемого сопротивления: Rx=URx/I, где ток I - определен в первом цикле измерения; URx=Uп·Кх. Результат преобразования сопротивления Rx резистора 4 выводится через выход 6, который представляет собой выход устройства, реализующего стандартный цифровой интерфейс, например TWI (I2C).The second measurement cycle. Microcontroller 1 outputs logic 0 to the second output and puts the first output into a high-resistance state. Then the microcontroller 1 outputs to the PWM output a pulse sequence with an increasing duty cycle. As soon as the voltage at the output of the integrating RC link reaches the voltage U Rx incident on the resistor Rx, the logic level will change at the output of the analog comparator. According to this signal, the microcontroller 1 stores in memory the value of the duty cycle Kx and calculates the value of the measured resistance: Rx = U Rx / I, where the current I is determined in the first measurement cycle; U Rx = Uп · Кх. The result of converting the resistance Rx of the resistor 4 is output through output 6, which is the output of a device that implements a standard digital interface, for example TWI (I 2 C).
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - повышена точность измерения малых сопротивлений резистивных датчиков, например тензодатчиков или платиновых и медных термосопротивлений.The present invention in comparison with the prototype and other known solutions has the advantage of increasing the accuracy of measuring low resistances of resistive sensors, for example strain gauges or platinum and copper thermal resistances.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010149171/28A RU2444020C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010149171/28A RU2444020C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2444020C1 true RU2444020C1 (en) | 2012-02-27 |
Family
ID=45852398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010149171/28A RU2444020C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2444020C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491558C1 (en) * | 2012-03-29 | 2013-08-27 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter of resistance with controlled sensitivity |
| RU2550595C1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-05-10 | Елена Александровна Бондаренко | Microcontroller device to measure capacitance and resistance and transfer of measurement result along 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 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2392629C1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-06-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller device for capacity and resistance measurement |
| 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 |
| JP2011002417A (en) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Instrument and method for measuring insulation resistance |
| RU2428707C1 (en) * | 2010-04-21 | 2011-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010149171/28A patent/RU2444020C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2392629C1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-06-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller device for capacity and resistance measurement |
| JP2011002417A (en) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Instrument and method for measuring insulation resistance |
| 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 |
| RU2428707C1 (en) * | 2010-04-21 | 2011-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491558C1 (en) * | 2012-03-29 | 2013-08-27 | Александр Витальевич Вострухин | Microcontroller metering converter of resistance with controlled sensitivity |
| RU2550595C1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-05-10 | Елена Александровна Бондаренко | Microcontroller device to measure capacitance and resistance and transfer of measurement result along 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2391677C1 (en) | Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code | |
| CN203241165U (en) | Thermal resistor temperature measurement circuit based on three-wire system | |
| US8974117B2 (en) | Pulse width modulation output digital temperature sensor device | |
| RU2444020C1 (en) | Microcontroller-based resistance-to-binary code measuring transducer | |
| KR101375363B1 (en) | Apparatus for measuring temperature using thermistor | |
| RU2395816C1 (en) | Microcontroller device to analyse dielectric properties of biological objects and insulation materials | |
| RU2449299C1 (en) | Microcontroller measuring converter for resistive sensor | |
| RU2392629C1 (en) | Microcontroller device for capacity and resistance measurement | |
| CN110426419A (en) | The moisture transducer of digital resistance-type | |
| CN105277292A (en) | Temperature measurement device | |
| RU2502076C1 (en) | Microcontroller metering converter of resistance into binary code with voltage-controlled generator | |
| CN101482910A (en) | Integral time constant calibration method | |
| RU2453854C1 (en) | Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer | |
| RU2586084C1 (en) | Multi-channel converter of resistance of resistive sensors into voltage | |
| RU2015136512A (en) | MEASURING HOMOGENEOUS COIL TEMPERATURE BY INCREASING WIRING RESISTANCE | |
| CN204228286U (en) | A kind of Moisture Meter temperature collection circuit | |
| CN109564139A (en) | Sensor device | |
| CN113155159A (en) | Bridge type detector | |
| RU2491558C1 (en) | Microcontroller metering converter of resistance with controlled sensitivity | |
| RU2506599C1 (en) | Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge | |
| Borwankar et al. | Thermal transducers analysis | |
| RU2395060C1 (en) | Frequency converter for disbalance signal of strain gauge bridge with low temperature error | |
| RU2563315C1 (en) | Microcontroller metering converter with controlled power supply of resistive measurement circuits by method of width-pulse modulation | |
| RU2552749C1 (en) | Microcontroller metering converter with function of current measurement in resistive sensor circuit | |
| CN204301886U (en) | Temperature measurement circuit |