Ашыкча салмак индикаторун кантип жасоо керек: 6 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Бул колдонмонун негизги максаты - объектинин салмагын өлчөө, андан кийин ашыкча салмакта сигнализация менен көрсөтүү. Системанын кириши жүк клеткасынан келет. Киргизүү - дифференциалдык күчөткүч аркылуу күчөтүлгөн аналогдук сигнал. Аналогдук сигнал ADCдин жардамы менен санариптик сигналга айландырылат. ADC окуу натыйжасынын мааниси, анда каалаган жүктөө чегин көрсөтө турган кылып коюлган белгилүү бир мааниге салыштырылат. Эгерде ашыкча салмак пайда болсо, анда эскертүү 1 Гц жыштыгы менен күйгүзүлөт. Бул колдонмонун эскертмесинде, биз штамм өлчөгүчтү салмак сенсору катары, SLG88104 дифференциалдык күчөткүч катары жана SLG46140V ADC жана сигналды кондиционер катары колдонобуз. Система каалаган жүк чегинен (60 кг) ашкан жүктү колдонуу менен далилдениши мүмкүн. Сигнал 1 Гц жыштыкта күйгүзүлгөн болсо, системанын иштеши туура болот. GreenPAK ™ менен долбоорлоонун негизги артыкчылыктары - бул продукттун кичирээк, арзаныраак, жөнөкөй жана иштеп чыгууга оңой болушу. GreenPAK GreenPAK Designerде жөнөкөй GUI интерфейсине ээ, бул инженерлерге жаңы дизайндарды тез жана оңой ишке киргизүүгө жана дизайн талаптарына жооп берүүгө мүмкүндүк берет. Эгер биз аны андан ары өнүктүрүүнү кааласак, бул чечим эң сонун тандоо. GreenPAKти колдонуу бул дизайнды өтө жөнөкөй, жеңил салмакка ээ кылат жана аны көпчүлүк тиркемелерде ишке ашыруу үчүн кичинекей гана аймак ээлейт. GreenPAK ичиндеги ички схема ресурстарынан улам, бул дизайнды ашыкча кошумча ICлерди кошпостон, көбүрөөк мүмкүнчүлүктөр менен өркүндөтүүгө болот. Бул системанын иштешин текшерүү үчүн, биз GreenPAK симуляция куралы менен иштелип чыккан схеманы ишке ашырышыбыз керек.

GreenPAK чипинин ашыкча салмак индикаторун көзөмөлдөө үчүн кантип программаланганын түшүнүү үчүн керектүү бардык кадамдарды ачыңыз. Бирок, эгер сиз программалоонун жыйынтыгын алууну кааласаңыз, GreenPAK программасын жүктөп алыңыз, буга чейин бүткөн GreenPAK Дизайн Файлын көрүңүз. GreenPAK Development Kitти компьютериңизге сайыңыз жана ашыкча салмак көрсөткүчүңүздү көзөмөлдөө үчүн атайын IC түзүү үчүн программаны басыңыз. Эгер схеманын кантип иштээрин билгиңиз келсе, төмөндө сүрөттөлгөн кадамдарды аткарыңыз.

1 -кадам: Дизайн ыкмасы

Бул долбоордун негизги идеясы төмөндөгү диаграммада көрсөтүлгөндөй санариптик масштабда салмактуулукту калибрлөөнү жеңилдетүү болуп саналат. Бул системанын кантип иштээрин сүрөттөө үчүн төрт мамлекет бар дейли. Системада типтүү салмак сенсордук бөлүмү (A) бар, андан кийин аналогду санариптик маалыматка айландырат. Сенсорлор адатта өтө төмөн деңгээлдеги аналогдук баалуулуктарды жаратышат жана санариптик сигналдарга которулгандан кийин оңой иштетилет. Колдонула турган сигнал окула турган санариптик маалыматка ээ болот. Санарип түрүндө алынган маалыматтар каалаган санариптик мааниге кайра иштетилиши мүмкүн (оор же жеңил объекттер үчүн). Акыркы маанинин абалын көрсөтүү үчүн биз зумер колдонобуз, бирок аны оңой эле өзгөртүүгө болот. Үн индикатору үчүн белгилүү кирпикти колдонсо болот (Кечигүү үн көрсөткүчү (B)). Бул экспериментте Wheatstone көпүрө принциби менен туташкан төрт жүк клеткасынын сенсорлору бар болгон масштабды колдондук. Санарип таразалардагы ЖКга келсек, ал учурдагы таразалар менен түзүлгөн маанини текшерүү үчүн гана калган.

2 -кадам: Пикирлерди киргизүү

Бул система үчүн кирүүчү пикирлер өтө төмөн чыңалуу түрүндөгү аналогдук сигналды берүү үчүн сенсор тарабынан алынган басымдан келип чыгат, бирок дагы деле салмак таразасы маалыматтарына иштетилиши мүмкүн. Санарип сканерлөө сенсорунун эң жөнөкөй схемасы анын каршылыгынын маанисин колдонулган салмагына / басымына жараша өзгөртө турган жөнөкөй резистордон жасалган. Сенсордук схеманы Figure 2ден көрүүгө болот.

Таразанын ар бир бурчуна жайгаштырылган сенсорлор жалпы киргизүү үчүн так маанилерди камсыз кылат. Сенсор резисторлорунун негизги компоненттери ар бир сенсорду өлчөө үчүн колдонула турган көпүрөлөргө чогултулушу мүмкүн. Бул схема көбүнчө бири -бирине көз каранды болгон төрт булакты колдонгон санариптик схемаларда колдонулат. Биз эксперименттерибиз үчүн масштабда орнотулган төрт сенсорду гана колдонобуз жана бул масштабдагы алдын ала орнотулган системалар, мисалы ЖК жана контроллер, биздин дизайнды текшерүү үчүн гана сакталат. Биз колдонгон микросхемаларды 3 -сүрөттөн көрүүгө болот.

Уитстоун көпүрөсү адатта өлчөө приборлорун калибрлөө үчүн колдонулат. AWheatstone көпүрөсүнүн артыкчылыктары милли-ом диапазонунда өтө төмөн баалуулуктарды өлчөй алат. Ушундан улам, өтө төмөн каршылык сенсорлору бар санарип таразалар абдан ишенимдүү болушу мүмкүн. Биз формуланы жана Wheatstone көпүрөсүнүн схемасын 4 -сүрөттөн көрө алабыз.

Чыңалуу ушунчалык кичине болгондуктан, контролер тарабынан окула тургандай чыңалуу күчөтүлүшү үчүн бизге приборлордун күчөткүчү керек. Киргизүүчү приборлордун күчөткүчүнөн алынган кайтарым байланыш чыңалуусу контролер тарабынан окула турган чыңалууга иштетилет (бул долбоордо 0дон 5 вольтко чейин). Биз SLG88104 схемасында пайда каршылыгын коюу менен кирешени туура жөнгө сала алабыз. Figure 5 колдонулган SLG88104 чынжырынын чыгуу чыңалуусун аныктоо формуласын көрсөтөт.

Бул формуладан киреше байланышы сүрөттөлөт. Эгерде пайда болгон резистордун мааниси жогоруласа, анда алынган киреше төмөн болот, жана тескерисинче, эгерде резистордун мааниси азайса. Чыгуунун жообу нарктын өсүшү же төмөндөшү кичине болсо дагы абдан баса белгиленет. Санарип таразалар киргизүүгө көбүрөөк сезимтал болуп калышы мүмкүн (кичине салмак менен, мааниси кескин өзгөрөт), же тескерисинче, эгер кошумча сезимталдык азайса. Муну жыйынтык бөлүмүнөн көрүүгө болот.

3 -кадам: Control Gain

Бул аппараттык кирешени калибрлөө процессинен өткөндөн кийин кирешени кайра көзөмөлдөй турган дизайн (резистор калибрлөө). Салмагы сенсор бөлүмүнүн (A) дизайнынан, прибордун күчөткүчүнөн алынган маалыматтар, кирешени оңой орнотуу үчүн, маалыматтарды кайра иштетүүгө болот. Артыкчылыгы, биз аппараттык киреше резисторунун өзгөрүшүнөн кача алабыз.

5 -сүрөттө, ADC модулу менен аналогдук мааниси санарипке өзгөрмөйүнчө кирешени тууралоочу PGA бар. Биз SLG88104 чынжырынын Vout өндүрүшүнөн кирүүчү маалымдаманы беребиз. PGA кирешеси бизге керектүү өлчөөлөргө ылайык орнотулат. Биз x0.25 пайдасын бирдиктүү ADC режими менен колдонобуз. X0.25 менен киреше анча чоң эмес, ошондуктан ADC конвертеринин жардамы менен салмагы жетиштүү же максималдуу түрдө биз 70 кг Arduino колдонуп көргөнүбүзгө жараша өлчөй алат. Андан кийин, биз ADC компаратору катары CNT2 эсептегич менен маалыматтарды салыштырууну колдонобуз, ошондуктан үн индикатору менен өзгөрүүнү биле алабыз. Айла - бул CNT2 маанисин калибрлөө аркылуу жасаган салыштыргыч, ошондо салмагы> 60 кг болгондо DCMP0дун чыгышы "1" болот. Үн индикатору блоктун кечигүү үн индикаторун колдонуп, алдын ала белгиленген жыштык менен күйөт, ошондо блок логика "0,5" болуп, убакыт 0,5 сек. Биз CNT0 эсептегич маалыматын 500 мс чыгаруу мезгилин тууралай алабыз.

4 -кадам: Low Pass чыпкасы

Дифференциалдуу күчөткүч сигналын чыпкалоо артыкчылыктуу. Бул тоскоолдуктарды четке кагууга жардам берет жана кең тилкелүү ызы -чууну азайтат. Төмөн өтүү чыпкасы (LPF) керексиз ызы -чууну азайтат. Бул жөнөкөй өткөрмө чыпка схемасы жүк менен катар каршылаштан жана жүктөмгө параллелдүү конденсатордон турат. Кээ бир эксперименттер ызы-чуу компоненти жыштык спектринин анализи учурунда 32,5- 37,5 Гц өткөрмө тилкесине ээ болгон диапазондогу чыпкада аныкталаарын көрсөттү. LPFдин чектөө жыштыгы,, fco, 20 Гцке, 1.75f ??, = fpeak формуласын колдонуу менен коюлган. Адатта, конденсаторлор өтө кичине болушу керек, мисалы 100 мкФ.

f ?? = 1/2 ???

Алынган R = 80 Ω.

5 -кадам: GreenPAK Дизайн компоненти

Биз 8 -сүрөттөн көрө алабыз GreenPAK ADC модулуна муктаж болгон компоненттерди жана күтүү убактысын эсептегичти камтыйт.

ADC Module бөлүмүндө, PGA кирешеси кирешени азайтууга же көбөйтүүгө мүмкүндүк берет. PGA пайдасы SLG88104 схемасындагы киреше каршылыгы менен бирдей.

ADC тарабынан алынган чыгым маалыматтары, эсептегичтин маалыматынын маанисин кошуу же азайтуу аркылуу каршы калибрлөө маалыматтары менен уюштурулган. Биз аны өзүбүз түзгөн жабдууларга жана чыгарыла турган тиешелүү салмакка жараша орното алабыз. Бул демо үчүн биз 60 кг үчүн эсептегичтин маалыматын 250гө коюп, коебуз.

Күтүү убактысынын эсептегичи - CNT0. CNT0 боюнча эсептегич маалыматтары үн көрсөткүчү канча убакыт иштей турганын аныктайт. Биз бул бааны керектүү деңгээлде орното алабыз. Бул демо үчүн биз 3125 маалымат эсептегичти 0,5 секунда колдонобуз.

Биз LUT0 стандарттуу ЖАНА дарбазалар менен салыштыруу үчүн колдонобуз, эгерде так убактысы 0,5 сек жана салмагы 60 кг ашса, анда Үн көрсөткүчү угулат.

6 -кадам: Жыйынтык

Бул симуляция үчүн биз эки тестти өткөрдүк. Биринчиден, биз кийинчерээк иштелип чыгуучу резистордук кирешенин эффектин билүүгө аракет кылабыз жана санариптик масштабга эң жакшы дал келген резистордун калибрлөө маанисин алабыз. Экинчиси, SLG46140ты колдонуп, сиз каалаган кирешени өркүндөтүү үчүн дизайнды жасоо. Тесттен кийин, биз күчөткүч схеманын мүмкүнчүлүктөрүн жана иштелип чыккан санарип таразанын мүмкүнчүлүктөрүн максималдаштыруу үчүн санарип тараза үчүн резистордун эң жогорку чекитин издедик. Бул дизайн менен биз эң чоң киришүү каршылыгына ээ болобуз ± 6.8 Ом жана максималдуу салмагы ± 60 кг. Пайда резисторунун маанисин жөнгө салуу өтө татаал, анткени дизайн керектүү резисторго абдан таасир этет. Бул мисалда колдонулган санариптик масштаб үчүн, жогорку салмакка жетүү үчүн 6.8 Омдон ашуу кыйын болду.

Андан тышкары, экинчи тесттен (SLG46140 жана анын өзгөчөлүктөрүн колдонуу менен), сиз өлчөгүңүз келген максималдуу салмагы, кирешени орнотуучу PGA модулунун жардамы менен белгилениши мүмкүн. Биз х 0,25 киреше орнотуусу менен сынайбыз жана үн көрсөткүчү> 60 кг салмак менен иштетилет. Жогорудагы жыйынтыктарга таянып, функционалдык жактан санарип масштабдагы калибрлөө жакшы жүрөт. Бул кол жабдык өзгөрүүлөргө салыштырмалуу күчөткүчтү орнотууда абдан пайдалуу. Биз ошондой эле күчөткүчтүн калибрлөөсүн тууралоочу жана ADC өзгөчөлүгүнө ээ болгон контроллерге салыштырмалуу өлчөмдө салыштырабыз. Бул жерде берилген дизайн артыкчылыктары кичинекей физикалык өлчөмдү, жөнөкөйлүктү, электр энергиясын керектөөнү, бааны жана оңой ыңгайлаштырууну камтыйт.

Жыйынтык

Бул ашыкча салмак көрсөткүчү SLG46140 колдонуп, алдын ала коюлган салмак индикатору үчүн идеалдуу чечим болуп саналат. TheDialog Semiconductor GreenPAK дизайны SLG88104 колдонуу менен аяктады. Төмөн салыштырмалуу наркы, чакан аянты, аз кубаттуулугу, GreenPAK программалоонун оңойлугу менен бул микроконтроллердин дизайнына салыштырмалуу өзгөчөлөнөт. Уитстоун көпүрөсү, дифференциалдык күчөткүч жана жөнгө салынуучу киреше принциптери көрсөтүлдү. Бул дизайн мисалын Wheatstone көпүрөсүнүн башка колдонмолоруна да жайылтууга болот, анткени ал өтө төмөн каршылык приборлорунда абдан ишенимдүү.