Ortiqcha vazn indikatorini qanday qilish kerak: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Ushbu dasturning asosiy maqsadi - bu ob'ektning og'irligini o'lchash, keyin ortiqcha vaznda signal bilan signal berish. Tizimga kirish yuk xujayrasidan keladi. Kirish - bu differentsial kuchaytirgich yordamida kuchaytirilgan analog signal. Analog signal ADC yordamida raqamli signalga aylanadi. Keyin ADC o'qish natijasining qiymati ma'lum yuk qiymat bilan taqqoslanadi va u kerakli yuk chegarasini ifodalaydi. Agar ortiqcha vazn paydo bo'lsa, signal 1 Gts chastotada yoqiladi. Ushbu ilovada biz og'irlik sensori sifatida kuchlanish o'lchagichidan, differentsial kuchaytirgich sifatida SLG88104dan, ADC va signalni konditsioner sifatida SLG46140V dan foydalanamiz. Tizim kerakli yuk chegarasidan (60 Kg) oshib ketadigan yukni qo'llash orqali isbotlanishi mumkin. Agar signal 1 Gts chastotada signal yoqilgan bo'lsa, tizimning ishlashi to'g'ri bo'ladi. GreenPAK ™ bilan loyihalashtirishning asosiy afzalliklari shundaki, mahsulot kichikroq, arzonroq, sodda va ishlab chiqish oson. GreenPAK -da GreenPAK Designer -da oddiy GUI interfeysi mavjud bo'lib, u muhandislarga yangi dizaynlarni tez va osonlik bilan amalga oshirish va o'zgaruvchan dizayn talablariga javob berish imkonini beradi. Agar biz uni yanada rivojlantirmoqchi bo'lsak, bu yechim ajoyib tanlovdir. GreenPAK -dan foydalanish bu dizaynni juda sodda, engil va ko'pgina ilovalarda amalga oshirish uchun faqat kichik maydonni tashkil qiladi. GreenPAK -da mavjud bo'lgan ichki elektron manbalari tufayli, bu dizaynni qo'shimcha IC -larga qo'shilmasdan qo'shimcha funktsiyalar bilan yaxshilash mumkin. Bu tizimning funksionalligini tekshirish uchun biz GreenPAK simulyatsiya vositasi bilan yaratilgan sxemani amalga oshirishimiz kerak.

GreenPAK chipining ortiqcha vazn indikatorini boshqarish uchun qanday dasturlashtirilganligini tushunish uchun kerakli barcha qadamlarni bilib oling. Ammo, agar siz dasturlash natijasini olishni xohlasangiz, GreenPAK dasturini yuklab oling va tugallangan GreenPAK dizayn faylini ko'ring. GreenPAK Development Kit -ni kompyuteringizga ulang va ortiqcha vazn indikatorini boshqarish uchun maxsus IC yaratish uchun dasturni bosing. Agar siz sxemaning qanday ishlashini tushunmoqchi bo'lsangiz, quyida tavsiflangan amallarni bajaring.

1 -qadam: Dizayn yondashuvi

Ushbu dizaynning asosiy g'oyasi quyidagi diagrammada ko'rsatilganidek, raqamli o'lchovdagi vaznni kalibrlashni osonlashtirishdir. Bu tizim qanday ishlashini tasvirlash uchun to'rtta davlat bor deylik. Tizimda odatda vazn o'lchash sensori bo'limi (A) mavjud, so'ngra analogni raqamli ma'lumotlarga aylantirish amalga oshiriladi. Sensorlar odatda juda past darajadagi analog qiymatlarni ishlab chiqaradi va ularni raqamli signallarga aylantirilgandan keyin osonroq qayta ishlash mumkin. Ishlatiladigan signal o'qiladigan raqamli ma'lumotlarga ega bo'ladi. Raqamli shaklda olingan ma'lumotlar kerakli raqamli qiymatga qayta ishlanishi mumkin (og'ir yoki engil ob'ektlar uchun). Yakuniy qiymat holatini ko'rsatish uchun biz ovozli signaldan foydalanamiz, lekin uni osongina o'zgartirish mumkin. Ovozli indikator uchun taniqli miltillashdan foydalanish mumkin (Ovozni kechiktirish indikatori (B)). Ushbu tajribada biz Wheatstone ko'prigi printsipi yordamida ulangan to'rtta yuk xujayrasi sensori mavjud bo'lgan o'lchovdan foydalanganmiz. Raqamli tarozida bo'lgan LCD -ga kelsak, u faqat mavjud shkalalar yordamida hosil qilingan qiymatni tekshirish uchun qoldiriladi.

2 -qadam: Qayta aloqa kiritish

Bu tizim uchun kirish teskari aloqa sensori juda past kuchlanishli analog signalni berish uchun olingan bosimdan kelib chiqadi, lekin uni og'irlik o'lchovlari ma'lumotlariga qayta ishlash mumkin. Raqamli skaner sensorining eng oddiy sxemasi oddiy qarshilikdan yasalgan bo'lib, u qarshilik qiymatini qo'llaniladigan og'irlik / bosimga qarab o'zgartirishi mumkin. Sensor sxemasini 2 -rasmda ko'rish mumkin.

O'lchovning har bir burchagiga joylashtirilgan sensorlar umumiy kirish uchun aniq qiymatlarni beradi. Sensor rezistorlarining asosiy komponentlarini ko'priklarga yig'ish mumkin, ular yordamida har bir sensorni o'lchash mumkin. Ushbu sxema odatda o'zaro bog'liq bo'lgan to'rtta manbadan foydalanadigan raqamli davralarda qo'llaniladi. Biz tajribamiz uchun faqat o'lchov ko'milgan to'rtta datchikdan foydalanamiz va bu o'lchovdagi LCD va nazoratchi kabi oldindan o'rnatilgan tizimlar faqat bizning dizaynimizni tasdiqlash uchun saqlanadi. Biz ishlatgan sxemalarni 3 -rasmda ko'rish mumkin.

Wheatstone ko'prigi odatda o'lchash asboblarini kalibrlash uchun ishlatiladi. AWheatstone ko'prigining afzalliklari shundaki, u milli-ohm diapazonida juda past qiymatlarni o'lchashi mumkin. Shu sababli, qarshilik sensori past bo'lgan raqamli tarozilar juda ishonchli bo'lishi mumkin. Formulani va Wheatstone ko'prigi sxemasini 4 -rasmda ko'rishimiz mumkin.

Kuchlanish juda kichik bo'lgani uchun, bizga asboblar kuchaytirgichi kerak, shunda kuchlanish nazoratchi tomonidan o'qilishi uchun etarli bo'ladi. Kirish asboblari kuchaytirgichidan olingan teskari aloqa voltaji nazoratchi tomonidan o'qilishi mumkin bo'lgan voltajga ishlov beriladi (bu dizaynda 0 dan 5 voltgacha). Biz SLG88104 zanjiridagi qarshilik qarshiligini o'rnatish orqali daromadni mos ravishda sozlashimiz mumkin. 5 -rasmda ishlatilgan SLG88104 sxemasining chiqish kuchlanishini aniqlash formulasi ko'rsatilgan.

Ushbu formuladan daromadlar nisbati tasvirlangan. Agar daromad qarshiligining qiymati oshsa, olingan daromad past bo'ladi va aksincha, qarshilik qarshiligi pasayganda. Qiymatning o'sishi yoki kamayishi kichik bo'lsa ham, chiqish javobi juda aniq bo'ladi. Raqamli tarozilar kirishga sezgir bo'lib qolishi mumkin (ozgina vazn bilan, qiymat keskin o'zgaradi) yoki aksincha, agar sezuvchanlik pasaysa. Buni natijalar bo'limida ko'rish mumkin.

3 -qadam: Nazorat daromadlari

Bu uskuna daromadlarini kalibrlash jarayonidan o'tgandan so'ng (daromad qarshiligini kalibrlash) daromadni yana nazorat qila oladigan dizayn. Og'irlik sensori bo'limi (A) dizaynidan, asbob kuchaytirgichidan olingan ma'lumotlar, ma'lumotlarni qayta ishlash mumkin, shunda daromad osonroq o'rnatiladi. Afzallik shundaki, biz qo'shimcha qurilmalar qarshiligining o'zgarishini oldini olamiz.

5 -rasmda, ADC moduli bilan analog qiymatni raqamliga almashtirishdan oldin daromadni sozlashi mumkin bo'lgan PGA mavjud. Biz SLG88104 sxemasining Vout chiqishidan kirish ma'lumotnomasini taqdim etamiz. PGA daromadlari biz kerakli o'lchovlarga muvofiq o'rnatiladi. Biz bir martali ADC rejimida x0.25 daromadidan foydalanamiz. X0.25 bilan daromad unchalik katta emas, shuning uchun ADC konverteri 70 kg Arduino yordamida sinab ko'rganimizdek og'irligini etarlicha katta yoki maksimal darajada o'lchashi mumkin. Shundan so'ng biz ADC taqqoslagichi sifatida CNT2 hisoblagichi bilan ma'lumotlarni taqqoslashdan foydalanamiz, shuning uchun biz ovozli indikator yordamida o'zgarishni bilib olamiz. Bu hiyla -nayrang, biz CNT2 qiymatini kalibrlashni o'zgartirish orqali qilamiz, shuning uchun og'irligi> 60 kg bo'lsa, DCMP0 chiqishi "1" bo'ladi. Ovoz indikatori blokning kechiktiruvchi ovoz indikatori yordamida oldindan belgilangan chastota bilan yonadi, shuning uchun vaqt 0,5 sekundda blok mantiqiy "1" bo'ladi. Biz CNT0 hisoblagich ma'lumotlarini sozlashimiz mumkin bo'lgan kechikish 500 ms chiqish muddatini moslashtiradi.

4 -qadam: past o'tkazgichli filtr

Diferensial kuchaytirgichning chiqish signalini filtrlash afzaldir. Bu shovqinlarni rad etishga yordam beradi va keng polosali shovqinni kamaytiradi. Kam o'tkaziladigan filtr (LPF) keraksiz shovqinni kamaytiradi. Bu oddiy past o'tkazgichli filtr sxemasi yuk bilan ketma-ket qarshilik va yuk bilan parallel ravishda kondansatkichdan iborat. Ba'zi tajribalar shuni ko'rsatdiki, chastota spektrini tahlil qilish paytida shovqin komponenti 32,5-37,5 Gts chastotali o'tkazgichli filtrda aniqlangan. LPF ning kesish chastotasi, fco, 1.75f ??, = fpeak formulasidan foydalanib, 20 Gts ga o'rnatildi. Odatda, kondansatörler juda kichik bo'lishi kerak, masalan 100 mF.

f ?? = 1/2 ???

Olingan R = 80 Ω.

5 -qadam: GreenPAK dizayn komponenti

8 -rasmdan ko'rishimiz mumkinki, GreenPAK ADC moduliga kerak bo'lgan komponentlarni va kutish vaqtini hisoblagichni o'z ichiga oladi.

ADC moduli bo'limida PGA daromadi kerak bo'lganda daromadni kamaytirishi yoki oshirishi mumkin. PGA daromadlari SLG88104 zanjiridagi qarshilik qarshiligi bilan bir xil funktsiyaga ega.

ADC tomonidan olingan chiqish ma'lumotlari hisoblagich ma'lumotlarining qiymatini qo'shish yoki kamaytirish orqali hisoblagichni kalibrlash ma'lumotlari yordamida tuzilgan. Biz uni biz yaratgan uskuna va mos keladigan og'irlik bo'yicha sozlashimiz mumkin. Bu demo uchun biz hisoblagich ma'lumotlarini 60 kg uchun 250 ga olamiz va o'rnatamiz.

Kutish vaqti - CNT0. CNT0 bo'yicha hisoblagich ma'lumotlari ovoz indikatori qancha vaqt yonishini aniqlaydi. Biz bu qiymatni kerakli darajada sozlashimiz mumkin. Bu demo uchun biz 3125 ma'lumotlar hisoblagichidan 0,5 soniyada foydalanamiz.

Biz standart va eshiklar bilan solishtirish uchun LUT0 dan foydalanamiz, agar aniq vaqt 0,5 s va og'irligi 60 kg dan oshsa, Ovoz indikatori eshitiladi.

6 -qadam: Natija

Ushbu simulyatsiya uchun biz ikkita test o'tkazdik. Birinchidan, biz rezistor daromadining keyinchalik olingan ma'lumotlarga ta'sirini bilishga harakat qilamiz va raqamli shkalaga mos keladigan daromad rezistorining kalibrlash qiymatini olamiz. Ikkinchisi - SLG46140 yordamida dizaynni yaratish, siz olishni xohlagan daromadni mukammal darajada oshirish. Sinovdan so'ng, biz kuchaytirgich sxemasining imkoniyatlarini va ishlab chiqilgan raqamli tarozilarning imkoniyatlarini maksimal darajada oshirish uchun raqamli tarozilar uchun qarshilik qiymatining eng yuqori nuqtasini qidirdik. Ushbu dizayn yordamida biz qarshilikning eng yuqori qiymatini olamiz ± 6,8 Ohm va maksimal og'irligi ± 60 kg. Daromad rezistorining qiymatini sozlash juda murakkab, chunki dizayn kerakli daromad qarshiligiga ham katta ta'sir ko'rsatadi. Ushbu misolda ishlatilgan raqamli o'lchov uchun, og'irlikni oshirish uchun 6,8 Ohmdan oshib ketish qiyin bo'lgan.

Bundan tashqari, ikkinchi testdan boshlab (SLG46140 va uning xususiyatlaridan foydalangan holda), siz o'lchashni istagan maksimal og'irlik daromadni belgilaydigan PGA moduli yordamida o'rnatilishi mumkin. Biz x 0,25 daromad parametrini sinab ko'ramiz va ovoz indikatori> 60 kg vazn bilan ishga tushadi. Yuqoridagi natijalarga asoslanib, funktsional jihatdan raqamli shkalani kalibrlash yaxshi ketadi. Bu kuchaytirgichni qo'lda apparat o'zgarishiga nisbatan o'rnatishda juda foydali. Biz, shuningdek, kuchaytirgichning daromad kalibrini sozlashi mumkin bo'lgan va ADC xususiyatiga ega bo'lgan tekshirgich bilan o'lchamini ham yaxshi taqqoslaymiz. Bu erda taqdim etilgan dizayn afzalliklari kichikroq jismoniy o'lcham, soddaligi, quvvat sarfi, narx va oson sozlanishi.

Xulosa

SLG46140 yordamida ortiqcha vazn ko'rsatkichi oldindan o'rnatilgan vazn ko'rsatkichi uchun ideal echimdir. Yuqoridagi TheDialog Semiconductor GreenPAK dizayni SLG88104 yordamida yakunlandi. Kamroq taqqoslash qiymati, kichik maydon, kam quvvat, GreenPAK dasturlash qulayligi, bu mikrokontroller dizayniga qaraganda ajralib turadi. Wheatstone ko'prigi, differentsial kuchaytirgich va sozlanishi daromad printsiplari namoyish etildi. Ushbu dizayn namunasi Wheatstone ko'prigining boshqa ilovalariga ham qo'llanilishi mumkin, chunki u juda past qarshilikli asboblar uchun juda ishonchli.