Merjenje teže z merilno celico: 9 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ta objava bo obravnavala, kako nastaviti, odpraviti težave in znova urediti vezje za merjenje uteži, manjše od 1 kg.

ARD2-2151 stane 9,50 € in ga je mogoče kupiti na:

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

Kaj je bilo uporabljeno:

-A 1Kg obremenitvena celica (ARD2-2151)

-dva op ojačevalnika

-An Arduino

1. korak: O celici za nalaganje

Ima zelo majhen izhod, zato ga je treba ojačati z instrumentalnim ojačevalnikom (za ta sistem je bil porabljen skupni dobiček 500)

Za napajanje merilne celice se uporablja enosmerni vir 12V.

deluje pri temperaturah od -20 stopinj Celzija do 60 stopinj Celzija, zaradi česar je neuporaben za projekt, ki smo ga imeli v mislih.

2. korak: Izdelava vezja

Bremenska celica ima vhod 12V, izhod pa bo povezan z instrumentacijskim ojačevalnikom za povečanje izhoda.

Merilna celica ima dva izhoda, minus in pozitiven izhod, njihova razlika bo sorazmerna z maso.

Ojačevalniki potrebujejo povezavo +15V in -15V.

Izhod ojačevalnika je priključen na Arduino, ki potrebuje 5 V povezavo, kjer se bodo analogne vrednosti prebrale in ponovno prilagodile na izhod teže.

3. korak: Diferencialni Op-amp

Za ojačanje razlike izhoda plus in minus napetosti iz merilne celice se uporablja diferenčni ojačevalnik.

dobiček je določen z R2/R

R mora biti vsaj 50K ohmov, saj je izhodna impedenca merilne celice 1k, oba upora 50k pa bi dala 1% napako, kar je izjemno

izhod se giblje od 0 do 120 mV, kar je premajhno in ga je treba povečati, na dif ojačevalniku bi lahko uporabili večji dobiček ali pa dodali neinvertirni ojačevalnik

Korak: Pridobite ojačevalnik

Uporablja se neinvertirni ojačevalnik, ker diferenčni ojačevalnik oddaja le 120mV

analogni vhod na arduino se giblje od 0 do 5v, tako da bo naš dobiček okoli 40, da se čim bolj približamo temu območju, ker bi to povečalo občutljivost našega sistema.

dobiček je določen z R2/R1

5. korak: Odpravljanje težav

15V napajanje op-ojačevalnika, 10V merilne celice in 5V Arduino morata imeti skupno točko.

(vse vrednosti 0v je treba povezati skupaj.)

Voltmeter lahko uporabite za zagotovitev, da napetost pade po vsakem uporu, da zagotovite, da ni kratkega stika.

Če so rezultati različni in nedosledni, lahko uporabljene žice preizkusimo z voltmetrom za merjenje upora žice, če na uporu piše "brez povezave", to pomeni, da je neskončen upor in da je žica v odprtem krogu in je ni mogoče uporabiti. Žice morajo biti manjše od 10 ohmov.

upori imajo toleranco, kar pomeni, da bi lahko imeli napako, vrednosti upora lahko preverimo z voltmetrom, če upor odstranimo iz vezja.

manjše upore lahko dodamo zaporedno ali vzporedno, da dobimo idealne vrednosti upora.

Rseries = r1+r2

1/Rparallel = 1/r1 + 1/r2

6. korak: rezultati vsakega koraka

Izhod iz merilne celice je zelo majhen in ga je treba povečati.

Majhen izhod pomeni, da je sistem nagnjen k motnjam.

Naš sistem je bil zasnovan okoli uteži, ki smo jih imeli na voljo, kar je bilo 500 g, odpornost ojačevalnika ojačevalnika je obratno sorazmerna z dosegom našega sistema

Korak 7: Rezultati Arduina

Razmerje v teh rezultatih je linearno in nam daje formulo za iskanje vrednosti y (DU iz Arduina) za dano vrednost x (vhodna teža).

Ta formula in izhod bo dan arduinu za izračun izhodne teže za merilno celico.

Ojačevalnik ima odmik 300DU, kar bi lahko odstranili z vstavitvijo uravnoteženega mosta iz pšeničnega kamna, preden se napetost merilne celice poveča. ki bi vezju zagotovil večjo občutljivost.

8. korak: Koda

Koda, uporabljena v tem poskusu, je priložena zgoraj.

Če se želite odločiti, kateri pin morate uporabiti za branje teže:

pinMode (A0, INPUT);

Občutljivost (x-koeficient v excelu) in odmik (konstanta v excel enačbi) sta deklarirana:

Pri vsaki nastavitvi sistema je treba odmik posodobiti na trenutni DU pri 0 g

plavajoči odmik = 309,71; občutljivost plavajočega = 1,5262;

formula Excel se nato uporabi za analogni vhod

in natisniti na serijski monitor

9. korak: Primerjava končnega izhoda z vhodom

Končni izhod iz Arduina je natančno izračunal izhodno težo.

Povprečna napaka 1%

To napako povzročijo različni odčitki DU pri isti teži, ko se preskus ponovi.

Ta sistem zaradi omejitev temperaturnega območja ni primeren za uporabo v našem projektu.

To vezje bi delovalo za uteži do 500 g, saj je 5v največja vrednost v arduinu, če bi se uporovni upor prepolovil, bi sistem deloval do 1 kg.

Sistem ima velik odmik, vendar je še vedno natančen in opazi spremembe 0,4 g.