Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа и жидкости

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения скорости потока газа или жидкости резистивными подогреваемыми датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости содержит микроконтроллер 1, первый резистор 2, второй резистор 3, термосопротивление 4, емкостный датчик 5, управляемый источник опорного напряжения 6, первые выводы двух резисторов 2 и 3 подключены соответственно к первому и второму выходам микроконтроллера, вторые выводы резисторов 2 и 3 подключены к первой обкладке емкостного датчика 5 и к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера 1, вторая обкладка емкостного датчика 5 подключена к минусовой клемме источника питания микроконтроллера 1, первый вывод терморезистора 4 подключен ко вторым выводам резисторов 2 и 3, второй вывод терморезистора подключен к третьему выходу микроконтроллера 1, к выходу первого широтно-импульсного модулятора микроконтроллера 1 подключен вход управляемого источника опорного напряжения 6, выход которого подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1, выход второго широтно-импульсного модулятора микроконтроллера 1 подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера 1. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей микроконтроллерного измерительного преобразователя. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения скорости потока газа или жидкости резистивными подогреваемыми датчиками, и может быть использовано в информационно-измерительных системах для контроля неэлектрических величин резистивными и емкостными датчиками.

Уровень техники

Если нагреваемый током резистивный датчик температуры погружен в газ или жидкую среду, то его температура определяется режимом теплового равновесия между количеством теплоты, подводимой к датчику и отдаваемой в окружающую среду. Количество отдаваемой датчиком теплоты зависит от скорости потока газа или жидкости, в которые он помещен. Если измерять сопротивление этого датчика, а также протекающий через него ток, то можно определить скорость газового или жидкостного потока, в которых находится этот датчик.

Известно устройство для измерения электрической емкости и/или активного сопротивления, содержащее два одновибратора, включенные по кольцевой схеме, генератор импульсов и индикатор, во времязадающие цепи первого и второго одновибраторов включены конденсаторы, соответственно измеряемой емкости и образцовой к входам запуска обоих одновибраторов подключен выход генератора, между вторыми выходами одновибраторов включен блок индикации (см. пат. РФ №2099724, кл. G01R 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не может быть использовано для измерения скорости потока газа или жидкости.

Известно устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками, содержащее микроконтроллер (МК), индикатор, первый и второй генераторы, во времязадающие цепи которых включены соответственно емкостный датчик и образцовый конденсатор, выходы генераторов подключены к входам МК, индикатор подключен к одному из портов МК (см. пат. РФ №2214610, кл. G01 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не может быть использовано для измерения скорости потока газа или жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является микроконтроллерное устройство для измерения частоты вращения вала, содержащее МК, индикатор, емкостный датчик, образцовый конденсатор, два резистора. Первые обкладки емкостного датчика и образцового конденсатора подключены к общему проводу, вторые обкладки датчика и образцового конденсатора подключены, соответственно, к первому и второму входам аналогового компаратора МК и к первым выводам обоих резисторов, вторые выводы которых подключены к выходам МК (см. пат. РФ №2214610, кл. G01 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не может быть использовано для измерения скорости потока газа или жидкости.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей микроконтроллерного измерительного преобразователя, а именно к измерению скорости потока газа или жидкости.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости, содержащий МК, первый и второй резисторы, емкостный датчик, причем первый и второй резисторы подключены первыми выводами соответственно к первому и второму выходам МК, второй вывод первого резистора подключен к первой обкладке емкостного датчика и к первому входу аналогового компаратора МК, вторая обкладка емкостного датчика подключена к минусовой клемме источника питания МК, введены терморезистор и управляемый источник опорного напряжения, причем первый вывод терморезистора подключен ко вторым выводам первого и второго резисторов, второй вывод терморезистора подключен к третьему выходу МК, вход управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора МК, выход управляемого источника опорного напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора МК, выход второго широтно-импульсного модулятора МК подключен к первому входу аналогового компаратора МК.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена структурная схема микроконтроллерного измерительного преобразователя скорости потока газа или жидкости.

Осуществление изобретения

Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости содержит (фиг.1) МК 1, первый резистор 2, второй резистор 3, термосопротивление 4, емкостный датчик 5, управляемый источник опорного напряжения 6, первые выводы резисторов 2 и 3 подключены соответственно к первому и второму выходам МК 1, вторые выводы резисторов 2 и 3 подключены к первой обкладке емкостного датчика 5 и к первому входу аналогового компаратора (на фиг.1 не показан) МК 1, вторая обкладка емкостного датчика 5 подключена к минусовой клемме источника питания МК 1, первый вывод терморезистора 4 подключен ко вторым выводам первого резистора 2 и второго резистора 3, второй вывод терморезистора подключен к третьему выходу МК 1, к выходу первого широтно-импульсного модулятора (ШИМ) (на фиг. не показан) МК 1 подключен вход управляемого источника опорного напряжения 6, выход которого подключен ко второму входу аналогового компаратора МК 1, выход второго ШИМ (на фиг.1 не показан) МК 1 подключен к первому входу аналогового компаратора МК 1.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости работает следующим образом.

МК 1 переводит первый и второй выходы в высокоомное состояние и подключает выход первого ШИМ к первому выводу термосопротивления 4. От импульсного тока ШИМ-сигнала термосопротивление 4 нагревается. Мощность, рассеиваемая на термосопротивления 4, пропорциональна коэффициенту заполнения ШИМ-сигнала второго ШИМ. Через некоторое время МК 1 переводит выход второго ШИМ в высокоомное состояние, что равнозначно его отключению от термосопротивления 4. МК 1 переходит в режим измерения значения термосопротивления 4. Для этого МК 1 линейно увеличивает коэффициент заполнения выходного сигнала первого ШИМ. Как только аналоговый компаратор поменяет на выходе логический уровень, МК 1 определяет по коэффициенту заполнения выходного сигнала первого ШИМ значение напряжения, падающего на термосопротивлении 4, и определяет значение термосопротивления 4, а следовательно и скорость потока газа.

Для повышения точности измерения скорости потока газа МК 1 определяет влажность этого газа, путем измерения емкости датчика 5 влажности газа. Измерение емкости осуществляется следующим образом.

МК 1 переводит первый и третий выходы в высокоомное состояние, очищает встроенный счетчик импульсов, подает на емкостный датчик 5 через резистор 2 высокий уровень напряжения и запускает встроенный счетчик импульсов от внутреннего генератора тактовых импульсов. Как только напряжение на емкостном датчике 5 превысит напряжение на втором входе аналогового компаратора, на выходе последнего поменяется логический уровень. По этому сигналу МК 1 останавливает счетчик, в котором к данному моменту будет сформирован двоичный код пропорциональный постоянной времени τ заряда емкостного датчика 5. Используя известное выражение τ=RC, МК 1 определяет из выражения C=τ/R емкость емкостного датчика 5. Сопротивление R резистора 2 известно. Затем МК 1 учитывает влияние влажности контролируемого газа на измерение скорости его потока и передает результат через встроенный стандартный последовательный интерфейс, например, в программируемый логический контроллер.

Если производится измерение скорости потока жидкости, то МК 1 учитывает, используя специальный алгоритм, температуру контролируемой жидкости.

Преимущества изобретения: расширены функциональные возможности микроконтроллерного измерительного преобразователя, который позволяет измерять скорость потока газа, его влажность или скорость потока жидкости.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа или жидкости, содержащий микроконтроллер, первый и второй резисторы, емкостный датчик, причем первый и второй резисторы подключены первыми выводами соответственно к первому и второму выходам микроконтроллера, второй вывод первого резистора подключен к первой обкладке емкостного датчика и к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, вторая обкладка емкостного датчика подключена к минусовой клемме источника питания микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены терморезистор и управляемый источник опорного напряжения, причем первый вывод терморезистора подключен ко вторым выводам первого и второго резисторов, второй вывод терморезистора подключен к третьему выходу микроконтроллера, вход управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, выход управляемого источника опорного напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, выход второго широтно-импульсного модулятора микроконтроллера подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике измерения электрических параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля их качества. .

Изобретение относится к измерениям диэлектрической проницаемости материалов при воздействии внешних факторов, преимущественно к устройствам измерения диэлектрической проницаемости при нагреве.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению диэлектрической проницаемости материала опорных стержней для ламп бегущей волны. .

Изобретение относится к электротехническим измерениям, а именно к измерению диэлектрической проницаемости твердых диэлектрических материалов. .

Изобретение относится к электрическим измерениям неэлектрических величин. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств (концентрации, смеси веществ, влагосодержания, плотности и др.) жидкостей, находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.).

Изобретение относится к области электрических измерений. .

Изобретение относится к оптическим методам исследования тонких слоев на поверхности металлов и полупроводников, а именно к инфракрасной (ИК) спектроскопии диэлектрической проницаемости.

Изобретение относится к области электрических измерений таких параметров жидких электролитов и диэлектриков, как диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, проводимость на постоянном токе и другие зависящие от них величины.

Изобретение относится к технической диагностике агрегатов машин, имеющих замкнутую систему смазки, и предназначено для анализа содержания продуктов загрязнения в работающем масле и экспресс-диагностики технического состояния машин

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности может быть использовано в спектроскопии диэлектриков для исследования диэлектрических характеристик веществ, знание которых необходимо при дистанционном электромагнитном зондировании, диэлектрическом каротаже, изучении молекулярного строения вещества

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при физических исследованиях механизмов затухания акустических волн в твердых телах и в технике при разработке и производстве акустических ВЧ и СВЧ резонаторов и фильтров

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения эквивалентных параметров CG-двухполюсников

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения сопротивления и индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя или трансформатора. Техническим результатом является управление током разрыва в цепи диагностируемой обмотки электродвигателя. Технический результат достигается благодаря тому, что микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по ЭДС самоиндукции содержит микроконтроллер 1, делитель напряжения 2, первый RC-фильтр 3, управляемый ключ 4, индикатор 5, второй RC-фильтр 6, источник тока 7 управляемый и диагностируемую обмотку 8 электродвигателя. При этом выход второго ШИМ микроконтроллера подключен к входу второго RC-фильтра 6, выход которого подключен к входу управления источника тока 7, первая клемма которого подключена ко второму выводу ключа 4, а вторая клемма подключена ко второму выводу диагностируемой обмотки 8. 1 ил.

Изобретение относится к СВЧ технике, а именно к способам определения коэффициента потерь tgδ диэлектриков методом объемного резонатора. Образец измеряемого диэлектрика помещают в область максимального электрического поля резонатора, возбужденного на моде Е010, измеряют добротность резонатора с образцом и без образца и по результатам измерений судят о значении tgδ диэлектриков. Заявленный способ характеризуется тем, что используют эффект роста добротности системы резонатор-диэлектрик при вводе образца диэлектрика. Если при вводе образца добротность системы увеличивается, собственную добротность резонатора увеличивают до такого максимального значения Q, при котором добротность системы при вводе диэлектрика не меняется, и tgδ образца измеряемого диэлектрика определяют из соотношения: tgδ=(ε-1)/εQ, где ε - диэлектрическая постоянная образца диэлектрика; Q - собственная добротность резонатора, при которой при вводе образца диэлектрика добротность системы резонатор-диэлектрик не меняется; а если при вводе образца добротность системы уменьшается, предварительно уменьшают добротность резонатора до такого значения, при котором при вводе образца добротность системы возрастает, и далее проводят измерения в соответствии с описанной выше процедурой. Технический результат заключается в расширении диапазона измеряемых добротностей и повышении точности измерения коэффициента потерь tgδ диэлектриков. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано для измерения физических величин, контролируемых резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код с генератором, управляемым напряжением, содержит первый резистор 1 (R1), второй резистор 2 (R2), третий резистор 3 (R3), четвертый резистор 4 (R4), управляемый напряжением и снабженный входом разрешения генерирования генератор 5 и МК 6. Первые выводы резисторов 1, 2, 3 и 4 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам МК 6, вторые выводы резисторов 1, 2, 3 и 4 подключены к входу управления напряжением генератора 5, выход которого подключен к счетному входу встроенного в МК 6 двоичного счетчика, пятый выход МК 6 подключен к входу разрешения генерирования генератора 5. Технический результат заключается в повышении чувствительности. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения скорости потока газа или жидкости резистивными подогреваемыми датчиками

Наверх