Svara mērīšana ar slodzes šūnu: 9 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Šajā rakstā tiks apskatīts, kā iestatīt, novērst traucējumus un pārkārtot ķēdi svara mērīšanai zem 1 kg.

ARD2-2151 maksā € 9,50, un to var iegādāties:

www.wiltronics.com.au/product/9279/load-ce…

Kas tika izmantots:

-1 kg slodzes šūna (ARD2-2151)

-divi op pastiprinātāji

-Arduino

1. darbība. Par slodzes šūnu

Tam ir ļoti maza izeja, un tāpēc tas ir jāpastiprina ar instrumentālo pastiprinātāju (šai sistēmai tika izmantots kopējais pieaugums 500)

Slodzes barošanai tiek izmantots 12 V līdzstrāvas avots.

darbojas temperatūrā no -20 grādiem pēc Celsija līdz 60 grādiem pēc Celsija, padarot to neizmantojamu mūsu iecerētajam projektam.

2. solis: ķēdes izveide

Slodzes elementam ir 12 V ieeja, un izeja tiks savienota ar instrumentu pastiprinātāju, lai palielinātu izeju.

Slodzes elementam ir divas izejas, mīnus un pozitīva izeja, to atšķirība būs proporcionāla svaram.

Pastiprinātājiem ir nepieciešams +15V un -15V savienojums.

Pastiprinātāja izeja ir savienota ar Arduino, kam nepieciešams 5 V savienojums, kur tiks nolasītas analogās vērtības un tās tiks pielāgotas svara izejai.

3. solis: diferenciālais op-amp

Differa pastiprinātājs tiek izmantots, lai pastiprinātu plus un mīnus sprieguma starpību no slodzes šūnas.

pieaugumu nosaka R2/R

R jābūt vismaz 50K omiem, jo slodzes elementa izejas pretestība ir 1 k, un divi 50 k rezistori radītu 1% kļūdu, kas ir pieļaujama

izejas diapazons ir no 0 līdz 120 mV, tas ir pārāk mazs, un to nepieciešams pastiprināt vairāk, diferenciālajam pastiprinātājam var izmantot lielāku pastiprinājumu vai pievienot neinvertējošu pastiprinātāju

4. solis: pastiprinātāja pastiprināšana

Tiek izmantots neinvertējošs pastiprinātājs, jo diferenciālais pastiprinātājs izvada tikai 120 mV

arduino analogā ieeja svārstās no 0 līdz 5 V, tāpēc mūsu ieguvums būs aptuveni 40, lai pēc iespējas tuvāk šim diapazonam, jo tas palielinātu mūsu sistēmas jutīgumu.

pieaugumu nosaka R2/R1

5. darbība: problēmu novēršana

15 V padevei op-amp, 10 V Load šūnai un 5 V Arduino jābūt vienotai.

(visas 0v vērtības ir jāsavieno kopā.)

Voltmetru var izmantot, lai pārliecinātos, ka spriegums samazinās pēc katra rezistora, lai nodrošinātu, ka nav īssavienojumu.

Ja rezultāti ir dažādi un pretrunīgi, izmantotos vadus var pārbaudīt, izmantojot voltmetru, lai izmērītu stieples pretestību, ja pretestība saka “bezsaistē”, tas nozīmē, ka ir bezgalīga pretestība un vadam ir atvērta ķēde, un to nevar izmantot. Vadi jābūt mazākiem par 10 omiem.

rezistoriem ir pielaide, kas nozīmē, ka tiem varētu būt kļūda, pretestības vērtības var pārbaudīt ar voltmetru, ja rezistors tiek noņemts no ķēdes.

mazus rezistorus var pievienot virknē vai paralēli, lai iegūtu ideālas pretestības vērtības.

Rsērija = r1+r2

1/paralēls = 1/r1 + 1/r2

6. darbība: katra soļa rezultāti

Izeja no slodzes šūnas ir ļoti maza, un tā ir jāpastiprina.

Mazā jauda nozīmē, ka sistēma ir pakļauta traucējumiem.

Mūsu sistēma tika izstrādāta, ņemot vērā pieejamos svarus, kas bija 500 g, pastiprinājuma pastiprinātāja pastiprinājuma pretestība ir apgriezti proporcionāla mūsu sistēmas diapazonam

7. solis: Arduino rezultāti

Attiecības šajos rezultātos ir lineāras un dod mums formulu, lai atrastu y vērtību (DU no Arduino) noteiktai x vērtībai (ievades svars).

Šī formula un izlaide tiks piešķirta arduino, lai aprēķinātu slodzes šūnas svara izlaidi.

Pastiprinātāja nobīde ir 300DU, to var noņemt, ievietojot līdzsvarotu kviešu akmens tiltu pirms slodzes elementa sprieguma pastiprināšanas. kas ķēdei nodrošinātu lielāku jutību.

8. darbība: kods

Šajā eksperimentā izmantotais kods ir pievienots iepriekš.

Lai izlemtu, kura tapa jāizmanto svara nolasīšanai:

pinMode (A0, INPUT);

Jutība (x koeficients programmā Excel) un nobīde (konstante Excel eqn) tiek deklarēta:

Katru reizi, kad sistēma tiek iestatīta, nobīde jāatjaunina uz pašreizējo DU ar 0 g

pludiņa nobīde = 309,71; pludiņa jutība = 1,5262;

pēc tam Excel formula tiek izmantota analogā ieejā

un izdrukāt sērijas monitorā

9. solis: salīdziniet galīgo izvadi ar ievadi

Galīgā jauda, kas iegūta no Arduino, precīzi aprēķināja izejas svaru.

Vidējā kļūda 1%

Šo kļūdu izraisa dažādi DU nolasīti ar tādu pašu svaru, atkārtojot pārbaudi.

Šī sistēma nav piemērota izmantošanai mūsu projektā temperatūras diapazona ierobežojumu dēļ.

Šī ķēde darbotos ar svaru līdz 500 g, jo 5v ir arduino maksimālā vērtība, ja pastiprinājuma pretestība tiek samazināta uz pusi, sistēma darbotos līdz 1 kg.

Sistēmai ir liels nobīde, taču tā joprojām ir precīza un ievēro izmaiņas par 0,4 g.