基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路及其采集方法与流程

本发明涉及传感器领域，特别是涉及一种基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路及其采集方法。

背景技术：

1、电阻型传感器是通过测量电阻值的变化来检测被测量的某种特性或状态，其模拟量的采集一般是将模拟量转换为电压，然后经ad转换电路，对模拟量进行量化后再转换成数字量。其量化分辨率与ad转换电路有关，量化分辨率越高，转换成本越高。对于低频模拟量信号，如果将模拟量转换为电容的充电时间，不需要ad转换电路，就可以得到模拟量信号的数字量值，并可以大大提高量化的分辨率。

技术实现思路

1、鉴于背景技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路，该电路获得以时间量化的模拟量信号的数字量，该采样电路结构简单，成本较低，可扩展为多路同时采集，同时当适用于普通低价位mcu中可获得高量化分辨率。

2、本发明是采取如下技术方案来完成的：一种基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路，包括采样电阻、固定电容、基准电压、电压比较器和mcu,所述采样电阻一端连接一恒压源，采样电阻另一端与固定电容连接，采样电阻与固定电容串联成rc充电电路，固定电容的一端接地，固定电容非接地端耦接于mcu的i/01端口，固定电容与mcu耦接的一端耦接于电压比较器一输入端，所述基准电压与电压比较器另一输入端连接，所述电压比较器输出端与mcu的i/02端口连接，所述mcu内配置有定时器。

3、上述一种基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路的采集方法，步骤如下，

4、步骤1，固定电容快速放电，快速放电时间为t1,使电容两端电压降为v0；

5、步骤2，恒压源通过采样电阻给固定电容充电，mcu的定时器启动开始计时，电容两端电压升高，电容电压通过电压比较器一输入端传输至电压比较器，电压比较器将电容电压与基准电压v1进行比较，当电容电压超过基准电压v1时，电压比较器的输出端的电位翻转，mcu产生中断，停止定时器计时，得到第一个采样时间t,采样时间值t与模拟量采样电阻值呈正比例；

6、步骤3，延时t2后，重复步骤1进行固定电容快速放电，重复步骤2采集下一个采样时间值t；

7、步骤4，按照一定采样时间间隔采集电容充电时间，获取间隔采集的采样时间值，基于采样时间值与电阻呈正比，获得以时间量化的模拟量信号的数字量。

8、进一步的，步骤1中，固定电容快速放电步骤包括，mcu先将i/01端口设置为准双向模式，并将i/01端口拉低，固定电容呈对地短路状态，固定电容快速放电，延时时间t1后，电容两端的电压降为0伏，固定电容放电完成。

9、进一步的，采样时间间隔应大于rc充电电路从0伏充电至v1所需的充电时间，基准电压v1应小于恒压源的电压v2。

10、本发明的有益效果：

11、1、通过mcu中计时器间隔监测固定电容充电时间，根据充电时间的变化，呈现以时间量化体现模拟量的变化，无需经ad转换电路进行转换。被测模拟量的变化转换为电阻的变化，进一步转换为对固定电容充电时间的变化。

12、2、该电路和采集方法用于普通低价位的mcu,普通低价位的mcu只能配置分辨率只有8位或10位的ad转换电路，但可配置16位的定时器，即可得到16位分辨率的量化指标，获得高量化分辨率。

13、3、该采样电路结构简单，成本低，可扩展为多路同时采集，弥补部分应用场合下，mcu内置adc端口不够用的情况。

技术特征：

1.一种基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路，其特征是：包括采样电阻、固定电容、基准电压、电压比较器和mcu,所述采样电阻一端连接一恒压源，采样电阻另一端与固定电容连接，采样电阻与固定电容串联成rc充电电路，固定电容的一端接地，固定电容非接地端耦接于mcu的i/01端口，固定电容与mcu耦接的一端耦接于电压比较器一输入端，所述基准电压与电压比较器另一输入端连接，所述电压比较器输出端与mcu的i/02端口连接，所述mcu内配置有定时器。

2.根据权利要求1所述的基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路的采集方法，其特征是：步骤如下，

3.根据权利要求2所述的基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路的采集方法，其特征是：步骤1中，固定电容快速放电步骤包括，mcu先将i/01端口设置为准双向模式，并将i/01端口拉低，固定电容呈对地短路状态，固定电容快速放电，延时时间t1后，电容两端的电压降为0伏，固定电容放电完成。

4.根据权利要求2所述的基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路的采集方法，其特征是：采样时间间隔t应大于rc充电电路从0伏充电至v1所需的时间t，采样时间间隔t=t1+t+t2，恒压源的电压v2应大于基准电压v1。

5.一种基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路，其特征是：包括采样电阻、固定电容和mcu，mcu内设置定时器，所述采样电阻一端连接一恒压源，采样电阻另一端与固定电容连接，采样电阻与固定电容串联成rc充电电路，mcu具有i/01端口输入端口，固定电容非接地端与i/01端口连接。

6.一种基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路，其特征是：包括采样电阻、固定电容、开关三极管、电压比较器与mcu，mcu内设置定时器，所述开关三极管与所述固定电容并联，其基极通过电阻与mcu的i/01端口连接。

技术总结本发明涉及基于电阻型传感器的低频模拟量采样电路及其采集方法，包括采样电阻、固定电容、基准电压、电压比较器和MCU,所述采样电阻一端连接一恒压源，采样电阻另一端与固定电容连接，采样电阻与固定电容串联成RC充电电路，固定电容的一端接地，固定电容非接地端耦接于MCU的I/01端口，固定电容与MCU耦接的一端耦接于电压比较器一输入端，所述基准电压与电压比较器另一输入端连接，所述电压比较器输出端与MCU的I/02端口连接，所述MCU内配置有定时器。该电路获得以时间量化的模拟量信号的数字量，该采样电路结构简单，成本较低，可扩展为多路同时采集，同时当适用于普通低价位MCU中可获得高量化分辨率。技术研发人员：孔铃熤受保护的技术使用者：浙江雷亚电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14