×
13.01.2017
217.015.90ce

Результат интеллектуальной деятельности: МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ РЕЗИСТИВНЫХ И ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ С ПЕРЕДАЧЕЙ РЕЗУЛЬТАТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПО РАДИОКАНАЛУ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится 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. Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу содержит 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. Первые выводы образцового резистора 2, резистивного датчика 4, емкостного датчика 3 и образцового конденсатора 5 подключены к первому входу аналогового компаратора (на фиг. 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 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. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. 1 ил.

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.

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).

Недостаток известного решения - отсутствует функция энергосбережения, что не позволяет использовать данное решение для построения радиодатчиков, работающих от автономных источников питания.

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).

Недостаток известного решения - отсутствует функция энергосбережения, что не позволяет использовать данное решение для построения радиодатчиков, работающих от автономных источников питания.

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).

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.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения сводится к расширению его функциональных возможностей.

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.

На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу.

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.

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.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу работает следующим образом.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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, образцового конденсатора подключены, соответственно, к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера, отличающийся тем, что он 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.
МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ РЕЗИСТИВНЫХ И ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ С ПЕРЕДАЧЕЙ РЕЗУЛЬТАТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПО РАДИОКАНАЛУ
МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ РЕЗИСТИВНЫХ И ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ С ПЕРЕДАЧЕЙ РЕЗУЛЬТАТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПО РАДИОКАНАЛУ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 205 items.
18.12.2019
№219.017.ee84

Система для настройки каскада теплового насоса

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для улучшения работы теплонасосных установок на объектах их производства, в проектных бюро, а также на производственных предприятиях холодильного парокомпрессионного оборудования. Система для настройки теплового насоса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709008
Дата охранного документа: 13.12.2019
19.12.2019
№219.017.eec5

Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя

Изобретение относится к области газотермических технологий и может быть использовано для нанесения порошковых покрытий методом низкоскоростного газопламенного напыления.  Способ газопламенного напыления порошкового материала с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709312
Дата охранного документа: 17.12.2019
19.12.2019
№219.017.ef2c

Керамическая масса

Изобретение относится к керамической массе. Техническим результатом является повышение прочности и снижение водопоглощения изделий. Керамическая масса включает аргиллит, воду и дополнительно колеманит. При этом соотношение компонентов следующее, мас.%: аргиллит, измельченный до размера менее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709267
Дата охранного документа: 17.12.2019
24.12.2019
№219.017.f17a

Способ посева пропашных культур

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам посева семян пропашных культур. Способ посева заключается в том, что перед посевом в электронное управляющее устройство сеялки предварительно загружается программа управления исполнительными механизмами подачи семян нечетных 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709967
Дата охранного документа: 23.12.2019
27.12.2019
№219.017.f297

Неинвертирующий усилитель с токовым выходом для работы при низких температурах

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в создании неинвертирующего CJFet усилителя, обеспечивающего опцию rail-to-rail по выходу и получение повышенных выходных сопротивлений. Последнее качество позволяет создавать высокоомные узлы в аналоговых устройствах и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710298
Дата охранного документа: 25.12.2019
27.12.2019
№219.017.f2b0

Дифференциальный каскад на комплементарных jfet полевых транзисторах с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: создание условий, при которых обеспечиваются более высокие значения коэффициента ослабления входных синфазных сигналов и коэффициента подавления помех по шинам питания. Для этого предложен дифференциальный каскад на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710296
Дата охранного документа: 25.12.2019
16.01.2020
№220.017.f55d

Низкочувствительный arc-фильтр второго порядка на основе двух мультидифференциальных операционных усилителей

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в качестве ограничителей спектра или широкополосных избирательных усилителей, включаемых на входе аналого-цифровых преобразователей различного назначения. Технический результат заключается в получении на его выходах полного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710852
Дата охранного документа: 14.01.2020
16.01.2020
№220.017.f575

Выходной каскад аналоговых микросхем на комплементарных полевых транзисторах с управляющим p-n-переходом

Изобретение относится к аналоговой микроэлектронике. Технический результат заключается в создании условий, которые позволяют повысить быстродействие выходного каскада за счет форсирования процесса перезаряда одного из его паразитных конденсаторов и исключения влияния второго паразитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710917
Дата охранного документа: 14.01.2020
16.01.2020
№220.017.f5ac

Буферный усилитель на основе комплементарных полевых транзисторов с управляющим p-n переходом для работы при низких температурах

Изобретение относится к аналоговой микроэлектронике. Технический результат заключается в создании радиационно-стойкого и низкотемпературного схемотехнического решения БУ на комплементарных полевых транзисторах, обеспечивающего повышенную стабильность статического режима транзисторов и низкий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710923
Дата охранного документа: 14.01.2020
16.01.2020
№220.017.f5c9

Дифференциальный каскад класса ав на комплементарных полевых транзисторах с управляющим p-n переходом для работы в условиях низких температур

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов. Технический результат заключается в создании условий, которые позволяют дифференциальным каскадам работать в режиме класса «АВ» при малом статическом токопотреблении....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710847
Дата охранного документа: 14.01.2020
Showing 81-81 of 81 items.
06.06.2023
№223.018.7956

Устройство измерения емкости для диэлькометрических влагомеров семян сельскохозяйственных культур

Изобретение относится к измерению физических величин емкостными датчиками и может быть использовано во встраиваемых вычислительных системах контроля и управления. Технический результат: расширение функциональных возможностей, повышение точности определения диэлектрических свойств контролируемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002747515
Дата охранного документа: 06.05.2021
+ добавить свой РИД