מדידת משקל עם תא עומס: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

פוסט זה יעסוק בהגדרה, פתרון בעיות וסידור מחדש של מעגל למדידת משקל מתחת לקילוגרם.

מחיר ARD2-2151 עולה € 9.50 וניתן לרכוש אותו ב:

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

מה שימש:

-תא עומס 1 ק ג (ARD2-2151)

-שני מגברי אופ

-ארדואינו

שלב 1: אודות תא הטעינה

בעל תפוקה קטנה מאוד ולכן צריך להעצים אותו עם מגבר אינסטרומנטלי (רווח כולל של 500 שימש למערכת זו)

מקור DC של 12V משמש להפעלת תא העומס.

פועל בטמפרטורות שבין -20 מעלות צלזיוס ל -60 מעלות צלזיוס, מה שהופך אותו לבלתי שימושי עבור הפרויקט שחשבנו עליו.

שלב 2: בניית המעגל

לתא העומס יש כניסת 12V, והפלט יתחבר למגבר מכשור כדי להגדיל את התפוקה.

לתא העומס שני יציאות, מינוס ותפוקה חיובית, ההבדל ביניהם יהיה פרופורציונלי למשקל.

המגברים דורשים חיבור +15V ו- -15V.

יציאת המגבר מחוברת לארדואינו הזקוק לחיבור 5V, כאשר הערכים האנלוגיים יקראו ויגדלו מחדש לתפוקת משקל.

שלב 3: מגבר אופ-דיפרנציאלי

מגבר Diff משמש להגברת ההבדל ביציאת מתח הפלוס והמינוס מתא העומס.

הרווח נקבע על ידי R2/R

R צריך להיות לפחות 50K אוהם מכיוון שעוצמת הפלט של תא העומס היא 1k ושני הנגרים של 50k יתנו שגיאה של 1% שהיא יוצאת מן הכלל

התפוקה נעה בין 0 ל -120 mV זה קטן מדי וצריך להגביר אותו יותר, ניתן להשתמש ברווח גדול יותר על מגבר הדיפ או להוסיף מגבר שאינו מהפך.

שלב 4: הגבר מגבר

מגבר שאינו הפוך משמש מכיוון שהמגבר המפזר פולט רק 120mV

הקלט האנלוגי לארדואינו נע בין 0 ל -5 וולט כך שהרווח שלנו יגיע סביב 40 כדי להתקרב ככל האפשר לטווח הזה כי זה יגביר את הרגישות של המערכת שלנו.

הרווח נקבע על ידי R2/R1

שלב 5: פתרון בעיות

אספקת 15V למגבר ה- op, 10V לתא הטעינה וה- 5V לארדואינו חייבים להיות בעלי בסיס משותף.

(כל ערכי 0v צריכים להיות מחוברים יחד.)

ניתן להשתמש במד וולטר כדי לוודא שהמתח יורד אחרי כל נגד כדי להבטיח שאין קצר.

אם התוצאות משתנות ולא עקביות ניתן לבדוק את החוטים שבהם נעשה שימוש באמצעות מד המתח למדידת ההתנגדות של החוט, אם ההתנגדות אומרת "לא מקוון" זה אומר שיש התנגדות אינסופית ולחוט יש מעגל פתוח ואי אפשר להשתמש בו. החוטים צריכים להיות פחות מ -10 אוהם.

לנגדים יש סובלנות, מה שאומר שיש להם שגיאה, ניתן לבדוק את ערכי ההתנגדות באמצעות מד מתח אם הנגד יוסר מהמעגל.

ניתן להוסיף נגדים קטנים יותר בסדרה או במקביל כדי לקבל ערכי התנגדות אידיאליים.

סדרות = r1+r2

1/Rparallel = 1/r1 + 1/r2

שלב 6: תוצאות מכל שלב

הפלט מתא העומס קטן מאוד וצריך להעצים אותו.

הפלט הקטן פירושו שהמערכת מועדת להפרעות.

המערכת שלנו תוכננה סביב המשקלים שהיו לנו זמינים, שהם 500 גרם, עמידות הרווח של מגבר הרווח היא ביחס הפוך לטווח המערכת שלנו

שלב 7: תוצאות Arduino

הקשר בתוצאות אלה הוא ליניארי ונותן לנו נוסחה למציאת ערך y (DU מארדואינו) לערך x נתון (משקל קלט).

נוסחה זו והפלט יינתנו לארדואינו לחישוב תפוקת המשקל של תא העומס.

למגבר קיזוז של 300DU, ניתן להסיר זאת על ידי הכנסת גשר מאבן חיטה מאוזן לפני שמתח תא העומס יוגבר. מה שיספק למעגל רגישות רבה יותר.

שלב 8: קוד

הקוד המשמש בניסוי זה מצורף למעלה.

כדי להחליט באיזו סיכה יש להשתמש כדי לקרוא את המשקל:

pinMode (A0, INPUT);

הרגישות (מקדם x ב- excel) והקיזוז (הקבוע ב- excel eqn) מוכרזים:

בכל פעם שהמערכת מוגדרת יש לעדכן את הקיזוז ל- DU הנוכחי ב- 0g

קיזוז צף = 309.71; רגישות צפה = 1.5262;

נוסחת האקסל מוחלת לאחר מכן על הקלט האנלוגי

והודפס למסך הטורי

שלב 9: השוואת הפלט הסופי לקלט

הפלט הסופי שניתן מהארדואינו חישב במדויק את משקל הפלט.

שגיאה ממוצעת של 1%

שגיאה זו נגרמת על ידי קריאת DU שונה באותו משקל כאשר הבדיקה חוזרת על עצמה.

מערכת זו אינה מתאימה לשימוש בפרויקט שלנו בשל מגבלות טווח הטמפרטורות.

מעגל זה יעבוד למשקלים של עד 500 גרם, מכיוון ש -5 v הוא הערך המקסימלי לארדואינו, אם עמידות הרווח יורדת בחצי המערכת תעבוד עד 1 ק ג.

למערכת קיזוז גדול אך היא עדיין מדויקת ומבחינה בשינויים של 0.4 גרם.