Suv oqimi o'lchagichini qanday yaratish kerak: 7 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

To'g'ri, kichik va arzon suyuqlik oqim o'lchagichini GreenPAK ™ komponentlari yordamida osongina yasash mumkin. Bu yo'riqnomada biz suv oqimini doimiy ravishda o'lchaydigan va 7 segmentli uchta displeyda ko'rsatadigan suv o'lchagichni taqdim etamiz. Oqim sensori o'lchov diapazoni daqiqada 1 dan 30 litrgacha. Sensorning chiqishi suv oqimining tezligiga mutanosib bo'lgan raqamli PWM signalidir.

Uchta GreenPAK dasturlashtiriladigan aralash signalli matritsa SLG46533 IClari tayanch vaqtidagi pulslar sonini hisoblab chiqadi. Bu tayanch vaqt pulslar soni o'sha davrdagi oqim tezligiga teng bo'lishi uchun hisoblab chiqiladi, keyin bu hisoblangan raqam 7da ko'rsatiladi. -segment ko'rsatiladi. Ruxsat - 0,1 litr/min.

Sensorning chiqishi raqamli kirishga ulangan, u kasr sonini hisoblaydigan birinchi aralash signalli matritsaning Shmitt tetiği bilan ulanadi. Chipslar kaskadli raqamli chiqish orqali ulanadi, u ketma-ket aralash signalli matritsaning raqamli kirishiga ulanadi. Har bir qurilma 7 segmentli umumiy katodli displeyga 7 ta chiqish orqali ulanadi.

GreenPAK dasturlashtiriladigan aralash signalli matritsadan foydalanish mikrokontrollerlar va diskret komponentlar kabi boshqa echimlardan afzaldir. Mikrokontroller bilan taqqoslaganda, GreenPAK arzonroq, kichikroq va dasturlash osonroq. Diskret mantiqiy integral mikrosxemalar dizayni bilan taqqoslaganda, u ham arzon, qurilishi oson va kichikroq.

Ushbu echimni tijorat maqsadlarida ishlatish uchun, tizim imkon qadar kichik bo'lishi va suv o'tkazmaydigan, qattiq korpus bilan o'ralgan bo'lishi kerak, shunda u suv, chang, bug 'va boshqa omillarga chidamli bo'lishi mumkin, shunda u har xil sharoitlarda ishlashi mumkin.

Dizaynni sinab ko'rish uchun oddiy PCB qurilgan. GreenPAK qurilmalari ushbu PCBga 20 pinli, ikki qatorli, ayol boshli ulagichlar yordamida ulangan.

Sinovlar birinchi marta Arduino tomonidan ishlab chiqarilgan pulslar yordamida o'tkaziladi va ikkinchi marta uydagi suv manbasining suv oqimi o'lchandi. Tizim 99%aniqlikni ko'rsatdi.

GreenPAK chipining suv oqimi o'lchagichini 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 suv oqim o'lchagichini boshqarish uchun maxsus IC yaratish uchun dasturni bosing. Agar siz sxemaning qanday ishlashini tushunmoqchi bo'lsangiz, quyida tavsiflangan amallarni bajaring.

1 -qadam: Tizimning umumiy tavsifi

Suyuqlik tezligini o'lchashning eng keng tarqalgan usullaridan biri shamol tezligini anemometr bilan o'lchash printsipiga o'xshaydi: shamol tezligi anemometrning aylanish tezligiga mutanosib. Ushbu turdagi oqim sensori asosiy qismi - bu g'ildirakli g'ildirak, uning tezligi u orqali o'tadigan suyuqlik oqimiga mutanosib.

Biz 1-rasmda ko'rsatilgan URUK firmasining suv oqimi sensori YF-S201 dan foydalandik. Bu sensorda, g'ildirakchaga o'rnatilgan Hall effekti sensori har bir aylanishda puls chiqaradi. Chiqish signalining chastotasi Formula 1da keltirilgan, bu erda Q - litr/daqiqadagi suv oqimi tezligi.

Misol uchun, agar o'lchangan oqim tezligi 1 litr/minut bo'lsa, chiqish signalining chastotasi 7,5 Gts. Oqimning haqiqiy qiymatini daqiqada 1,0 litr hajmda ko'rsatish uchun pulslarni 1.333 soniya davomida hisoblashimiz kerak. 1,0 litr/daqiqali misolda hisoblangan natija 10 bo'ladi, u etti segmentli displeylarda 01.0 sifatida ko'rsatiladi. Ushbu ilovada ikkita vazifa ko'rib chiqiladi: birinchisi - pulslarni hisoblash, ikkinchisi - vazifani sanab bo'lgach, raqamni ko'rsatish. Har bir topshiriq 1,333 soniya davom etadi.

2 -qadam: GreenPAK dizaynerini amalga oshirish

SLG46533 ko'p funktsiyali ko'p funktsiyali makro hujayralarga ega va ularni jadvallarni qidirish, hisoblagichlar yoki D-Flip-Floplar sifatida sozlash mumkin. Bu modullik GreenPAK -ni dastur uchun mos qilishidir.

Dastur 3 bosqichdan iborat: (1) bosqich tizimning ikkita vazifasini almashtirish uchun davriy raqamli signalni ishlab chiqaradi, (2) bosqich sensori pulslarini hisoblaydi va (3) kasr sonini ko'rsatadi.

3 -qadam: Birinchi bosqich: Hisoblash/ko'rsatish

Har 1.333 soniyada yuqori va past holatni o'zgartiradigan "COUNT/DISP-OUT" raqamli chiqishi talab qilinadi. Qachon yuqori bo'lsa, tizim pulslarni hisoblaydi va past bo'lganda hisoblangan natijani ko'rsatadi. Bunga 2 -rasmda ko'rsatilgan DFF0, CNT1 va OSC0 simlari yordamida erishish mumkin.

OSC0 chastotasi 25 kHz. CNT1/DLY1/FSM1 hisoblagich sifatida tuzilgan va uning soat kiritilishi CLK/4 ga ulangan, shuning uchun CNT1 ning kirish chastotasi 6,25 kHz. Tenglama 1da ko'rsatilgandek davom etadigan birinchi soat davri uchun CNT1 chiqishi yuqori bo'ladi va keyingi soat signalining ko'tarilish burchagidan hisoblagich chiqishi past bo'ladi va CNT1 8332 dan pasayishni boshlaydi. hosil qilingan. CNT1 chiqishining har bir ko'tarilgan chetida DFF0 chiqishi holatni o'zgartiradi, agar past bo'lsa, u yuqori holatga o'tadi va aksincha.

DFF0 chiqish qutbini teskari qilib sozlash kerak. CNT1 8332 ga o'rnatildi, chunki hisoblash/ko'rsatish vaqti T 2 -tenglamada ko'rsatilgan.

4 -qadam: Ikkinchi bosqich: kirish pulslarini hisoblash

4-rasmda ko'rsatilgandek, 4-bitli hisoblagich DFF3/4/5/6 yordamida tayyorlanadi. Bu hisoblagich har bir pulsda faqat PIN-kod 9 bo'lgan "COUNT/DISP-IN" baland bo'lganda kuchayadi. AND darvozasi 2-L2 kirishlari "COUNT/DISP-IN" va PWM kirishidir. Hisoblagich 10 ga yetganda yoki hisoblash bosqichi boshlanganda tiklanadi. Xuddi shu "RESET" tarmog'iga ulangan DFFs RESET pinlari past bo'lsa, 4-bitli hisoblagich tiklanadi.

Hisoblagich 10 ga yetganda, uni qayta tiklash uchun 4-bitli LUT2 ishlatiladi, chunki DFF chiqishlari teskari, raqamlar ularning ikkilik tasvirlarining barcha bitlarini teskari aylantirish yo'li bilan aniqlanadi: 0 sonini 1 ga almashtirish va aksincha. Bu tasvir 1 ning ikkilik sonining to'ldiruvchisi deb ataladi. 4-bitli LUT2 kirishlari IN0, IN1, IN2 va IN3 mos ravishda a0, a1, a2, a3 va a3 ga ulangan. 4-LUT2 uchun haqiqat jadvali 1-jadvalda ko'rsatilgan.

10 ta impuls qayd etilganda, 4-LUT0 chiqishi yuqoridan pastgacha o'tadi. Bu vaqtda bitta tortishish rejimida ishlash uchun tuzilgan CNT6/DLY6 chiqishi 90 soniya davomida past darajaga o'tadi va keyin yana yoqiladi. Xuddi shunday, "COUNT/DISP-IN" pastdan yuqoriga o'tganda, ya'ni. tizim pulslarni sanay boshlaydi. Bitta tortishish rejimida ishlash uchun tuzilgan CNT5/DLY5 chiqishi 90 soniya davomida juda past o'chadi va keyin yana yoqiladi. Qayta tiklash tugmachasini bir muddat past darajada ushlab turish va CF5 va CNT6 yordamida qayta yoqish juda muhim, bu esa barcha DFF -larni qayta tiklashga vaqt beradi. 90 soniya kechikish tizim aniqligiga ta'sir qilmaydi, chunki PWM signalining maksimal chastotasi 225 Gts. CNT5 va CNT6 chiqishlari RESET signalini chiqaradigan AND darvozasining kirishiga ulanadi.

4-LUT2 chiqishi, shuningdek, "F/10-OUT" etiketli 4-pinga ulangan, u keyingi chipni hisoblash bosqichining PWM kirishiga ulanadi. Misol uchun, agar kasrli hisoblash qurilmasining "PWM-IN" sensori PWM chiqishiga ulangan bo'lsa va uning "F/10-OUT" birliklarni hisoblash moslamasining "PWM-IN" ga ulangan bo'lsa. Ikkinchisining F/10-OUT "o'nlab hisoblash moslamasining" PWM-IN "ga ulangan va hokazo. Bu bosqichlarning "hisob-kitobi" kasrli hisoblash moslamasi uchun 3 ta qurilmaning bir xil "hisob-kitobiga" ulanishi kerak.

5 -rasmda bu bosqich qanday ishlashini batafsil tushuntirib, oqim tezligini 1,5 litr/min.

5 -qadam: Uchinchi bosqich: O'lchangan qiymatni ko'rsatish

Bu bosqichda kirishlar bor: a0, a1, a2 va a3 (teskari) va 7 segmentli displeyga ulangan pimlarga chiqariladi. Har bir segment mavjud LUT -lar tomonidan bajariladigan mantiqiy funktsiyaga ega. 4-bitli LUTlar ishni juda oson bajarishi mumkin, lekin afsuski, bittasi bor. G segmenti uchun 4-bitli LUT0 ishlatiladi, lekin boshqa segmentlar uchun biz 6-rasmda ko'rsatilgandek 3-bitli LUT-lardan foydalanganmiz. 3-bitli LUT-larning eng chap tomonida ularning kirishlariga a2/a1/a0 ulangan, o'ngda esa 3-bitli LUT-larning kirishlariga ulangan a3 bor.

Barcha qidirish jadvallarini 2-jadvalda ko'rsatilgan 7-segmentli dekoderlar haqiqat jadvalidan olish mumkin. Ular 3-jadval, 4-jadval, 5-jadval, 6-jadval, 7-jadval, 8-jadval, 9-jadvalda keltirilgan.

7 segmentli displeyni boshqaruvchi GPIO boshqaruv pimlari "COUNT/DISP-IN" inverter orqali "COUNT/DISP-IN" past bo'lganda chiqish sifatida ulanadi, ya'ni displey faqat displey vazifasi paytida o'zgartiriladi. Shunday qilib, sanash paytida displeylar o'chirilgan va vazifani ko'rsatish paytida ular hisoblangan pulslarni ko'rsatadi.

7 segmentli displeyda o'nlik nuqta ko'rsatkichi kerak bo'lishi mumkin. Shu sababli, "DP-OUT" deb belgilangan PIN5 teskari "COUNT/DISP" tarmog'iga ulangan va biz uni tegishli displeyning DP-ga ulaymiz. Bizning ilovamizda "xx.x" formatidagi raqamlarni ko'rsatish uchun birliklarni sanash moslamasining o'nlik kasrini ko'rsatishimiz kerak, keyin biz birlikni hisoblash qurilmasining "DP-OUT" ni qurilmaning 7- DP kirishiga ulaymiz. segmentni ko'rsatish va biz boshqalarni ulanmagan holda qoldiramiz.

6 -qadam: Uskuna o'rnatish

7 -rasmda 3 GreenPAK chiplari va har bir chipning mos keladigan displeyga ulanishi o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik ko'rsatilgan. GreenPAK-ning o'nlik nuqta chiqishi 7-segmentli displeyning DP kirishiga ulangan bo'lib, oqim tezligini to'g'ri formatda, aniqligi 0,1 litr / min. LSB chipining PWM usuli suv oqimi sensori PWM chiqishiga ulangan. Zanjirlarning F/10 chiqishi quyidagi chipning PWM kirishlariga ulanadi. Yuqori oqim tezligi va/yoki aniqligi yuqori bo'lgan sensorlar uchun ko'proq raqamlarni qo'shish uchun ko'proq chiplarni kaskad qilish mumkin.

7 -qadam: Natijalar

Tizimni sinab ko'rish uchun biz GreenPAK rozetkalarini 20 pinli ikki qatorli ayol sarlavhalar yordamida ulash uchun ulagichlari bo'lgan oddiy PCB qurdik. Ushbu tenglikni sxemasi va sxemasi, shuningdek fotosuratlari Ilovada keltirilgan.

Tizim, birinchi navbatda, oqim tezligi sensori va ma'lum bo'lgan oqim tezligi 225 Gts bo'lgan impulslarni ishlab chiqarish orqali suv manbasini taqlid qiladigan Arduino bilan sinovdan o'tkazildi, bu oqim tezligi mos ravishda 30 litr/daqiqaga to'g'ri keladi. O'lchov natijasi daqiqada 29,7 litrni tashkil etdi, xato taxminan 1 %.

Ikkinchi sinov suv oqimi sensori va uy suv manbai yordamida amalga oshirildi. Har xil oqim tezligida o'lchash 4,5 va 12,4 edi.

Xulosa

Bu ko'rsatma SLG46533 Dialogi yordamida kichik, arzon va aniq oqim o'lchagichni qanday qurishni ko'rsatadi. GreenPAK tufayli, bu dizayn o'xshash echimlarga qaraganda kichikroq, sodda va yaratilishi osonroq.

Bizning tizim oqim tezligini 0,1 litr o'lchamda 30 litr / daqiqagacha o'lchashi mumkin, lekin biz oqim sensori qarab yuqori aniqlikdagi yuqori oqim tezligini o'lchash uchun ko'proq GreenPAK -dan foydalanishimiz mumkin. Dialog GreenPAK-ga asoslangan tizim turbina oqim o'lchagichlarining keng assortimenti bilan ishlashi mumkin.

Tavsiya etilgan eritma suv oqimini o'lchash uchun mo'ljallangan, lekin uni gaz oqimi tezligi sensori kabi PWM signalini chiqaradigan har qanday sensor bilan moslashtirish mumkin.