Суу агымы эсептегичти кантип түзүү керек: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Так, кичине жана арзан суюктуктун агымын эсептегич GreenPAK ™ компоненттеринин жардамы менен оңой жасалышы мүмкүн. Бул Нускамада биз суунун агымын дайыма өлчөөчү жана 7 сегменттүү үч дисплейде көрсөтүүчү суу агымын эсептегичти сунуштайбыз. Агымдын сенсорунун өлчөө диапазону минутасына 1ден 30 литрге чейин. Сенсордун чыгышы суунун агымына пропорционалдуу жыштыгы бар санариптик PWM сигналы.

Үч GreenPAK программалоочу аралаш сигнал Matrix SLG46533 IC'лери T убактысынын ичиндеги импульстардын санын эсептейт. -сегментти көрсөтөт. Чечим 0,1 литр/мүн.

Сенсордун чыгышы сандык кирүүгө Schmitt триггери менен кошулган, ал бөлчөк санын эсептеген биринчи Mixed-signal Matrix. Чиптер санариптик чыгаруу аркылуу чогуу каскаддалат, ал санариптик киришке аралашкан аралаш сигналдык матрицага туташкан. Ар бир түзмөк 7 сегменттердин жалпы катоддук дисплейине 7 чыгаруу аркылуу туташкан.

GreenPAK программалоочу аралаш сигнал матрицасын колдонуу микроконтроллерлер жана дискреттик компоненттер сыяктуу башка көптөгөн чечимдерден артык. Микроконтроллерге салыштырмалуу GreenPAK арзаныраак, кичирээк жана программалоо оңой. Дискреттүү логикалык интегралдык микросхемалардын дизайнына салыштырмалуу, анын баасы дагы төмөн, курулушу оңой жана кичирээк.

Бул чечимди коммерциялык жактан ишке ашыруу үчүн, система мүмкүн болушунча кичине болушу керек жана ар кандай шарттарда иштеши үчүн сууга, чаңга, бууга жана башка факторлорго туруштук берүү үчүн суу өткөрбөгөн, катуу корпустун ичине камтылышы керек.

Дизайнды текшерүү үчүн жөнөкөй ПХБ курулган. GreenPAK түзмөктөрү бул ПКБга 20 казыктын эки катарлуу аялдардын баш коннекторлору аркылуу туташтырылган.

Тесттер биринчи жолу Arduino чыгарган импульстарды колдонуу менен жасалат жана экинчи жолу үйдөгү суу булагынын суунун агымы өлчөнөт. Система 99%тактыкты көрсөттү.

GreenPAK чипи Суу агымы эсептегичти башкаруу 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 суу агымы өлчөгүчтү көзөмөлдөө үчүн атайын IC түзүү үчүн программаны басыңыз. Эгер схеманын кантип иштээрин билгиңиз келсе, төмөндө сүрөттөлгөн кадамдарды аткарыңыз.

1 -кадам: Системанын жалпы сыпаттамасы

Суюктуктун агымын өлчөөнүн эң кеңири таралган жолдорунун бири шамалдын ылдамдыгын анемометр менен өлчөө принцибине окшош: шамалдын ылдамдыгы анемометрдин айлануу ылдамдыгына пропорционалдуу. Бул типтеги агым сенсорунун негизги бөлүгү - бул ылдамдык ал аркылуу өтүүчү суюктуктун агымына пропорционалдуу бир дөңгөлөк.

Биз 1-сүрөттө көрсөтүлгөн URUK фирмасынан YF-S201 суу агымы сенсорун колдондук. Бул сенсордо, дөңгөлөктүн дөңгөлөгүнө орнотулган Hall Effect сенсору ар бир айлануу менен импульсту чыгарат. Чыгыш сигналынын жыштыгы Формула 1де берилген, мында Q - суунун агымы литр/мүнөт.

Мисалы, өлчөнгөн агымдын ылдамдыгы 1 литр/мүнөт болсо, анда чыгуу сигналынын жыштыгы 7,5 Гц. Агымдын чыныгы баасын 1,0 литр/мүнөт форматында көрсөтүү үчүн, импульстарды 1.333 секунд убакытта санашыбыз керек. 1.0 литр/мүнөт мисалында, эсептелген жыйынтык 10 болот, ал жети сегменттүү дисплейлерде 01.0 катары көрсөтүлөт. Бул колдонмодо эки тапшырма каралат: биринчиси - импульстарды эсептөө, экинчиси - тапшырманы саноо бүткөндө санын көрсөтүү. Ар бир тапшырма 1,333 секундга созулат.

2 -кадам: GreenPAK Designer ишке ашыруу

SLG46533 көптөгөн ар түрдүү комбинациялуу макроцеллелерге ээ жана аларды Таблицаларды, эсептегичтерди же D-Flip-Flops деп конфигурациялоого болот. Бул модулдук GreenPAKты колдонууга ылайыктуу кылат.

Программанын 3 этапы бар: (1) стадия системанын 2 тапшырмасын алмаштыруу үчүн мезгилдүү санарип сигналын жаратат, (2) этап сенсор импульсун эсептейт жана (3) бөлчөк санын көрсөтөт.

3 -кадам: Биринчи этап: Которууну эсептөө/көрсөтүү

Ар бир 1.333 секундда абалды жогорку менен төмөндүн ортосунда өзгөрткөн "COUNT/DISP-OUT" санарип чыгышы талап кылынат. Жогорку болгондо система импульстарды эсептейт, ал эми төмөн болгондо эсептелген натыйжаны көрсөтөт. Бул 2 -сүрөттө көрсөтүлгөндөй DFF0, CNT1 жана OSC0 зымдары аркылуу ишке ашат.

OSC0 жыштыгы 25 кГц. CNT1/DLY1/FSM1 эсептегич катары конфигурацияланган жана анын саат кирүүсү CLK/4 менен туташкан, ошондуктан CNT1дин кирүү саат жыштыгы 6,25 кГц. Equation 1де көрсөтүлгөндөй созулган биринчи сааттык мезгил үчүн CNT1 өндүрүмү жогору жана кийинки сааттын сигналынын көтөрүлүүчү четинен эсептегичтин чыгышы төмөн жана CNT1 8332ден азайып баштайт. жаратылган. CNT1 өндүрүшүнүн ар бир өсүп турган четинде, DFF0 чыгаруу абалды өзгөртөт, эгер төмөн болсо, ал жогору жана тескерисинче өтөт.

DFF0дун чыгышы полярдуулугу тескери катары конфигурацияланууга тийиш. CNT1 8332 деп коюлган, анткени эсептөө/көрсөтүү убактысы T Equation 2де көрсөтүлгөндөй барабар.

4 -кадам: Экинчи этап: Кирүүчү импульстарды эсептөө

4-бит эсептегичи DFF3/4/5/6 аркылуу жасалат, 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Бул эсептегич PIN 9 болгон "COUNT/DISP-IN" жогору болгондо гана ар бир импульсту көбөйтөт. AND дарбазасынын 2-L2 кириштери "COUNT/DISP-IN" жана PWM киргизүү. Эсептегич 10го жеткенде же эсептөө фазасы башталганда баштапкы абалга келтирилет. Ошол эле "RESET" тармагына туташкан DFFs RESET пиндери төмөн болгондо, 4-биттик эсептегич баштапкы абалга келтирилет.

4-бит LUT2 эсептегичти 10го жеткенде баштапкы абалга келтирүү үчүн колдонулат, анткени DFF чыгымдары тескери болгондуктан, сандар алардын бинардык өкүлчүлүктөрүнүн бардык биттерин тескери буруп аныкталат: 0лерди 1ске алмаштыруу жана тескерисинче. Бул өкүлчүлүк 1дин экилик санынын толуктоосу деп аталат. 4-бит LUT2 кириштери IN0, IN1, IN2 жана IN3 тиешелүү түрдө a0, a1, a2, a3 жана a3 менен туташат. 4-LUT2 үчүн чындык таблицасы 1-столдо көрсөтүлгөн.

10 импульстар катталганда, 4-LUT0 өндүрүшү жогорудан төмөн карай которулат. Бул учурда, бир атуу режиминде иштөө үчүн конфигурацияланган CNT6/DLY6 чыгышы 90 нс мезгилине төмөн түшүп, кайра күйөт. Ошо сыяктуу эле, "COUNT/DISP-IN" төмөндөн жогоруга которулганда, б.а. система импульстарды санай баштайт. Бир атуу режиминде иштөө үчүн конфигурацияланган CNT5/DLY5тин чыгышы 90 нс мезгилинде өтө төмөн которулат, анан кайра күйөт. Бир аз убакытка RESET баскычын төмөн деңгээлде кармап туруу жана аны бардык DFF'лерге баштапкы абалга келтирүү үчүн CNT5 жана CNT6 аркылуу кайра күйгүзүү өтө маанилүү. Кечигүү 90 нс системанын тактыгына эч кандай таасирин тийгизбейт, анткени PWM сигналынын максималдуу жыштыгы 225 Гц. CNT5 жана CNT6 чыгуулары RESET сигналын чыгаруучу AND дарбазасынын киришине туташкан.

4-LUT2дин чыгышы "F/10-OUT" деп белгиленген 4-пинге да туташкан, ал кийинки чиптин эсептөө баскычынын PWM киришине туташат. Мисалы, эгер фракциялык эсептөөчү түзүлүштүн "PWM-IN" сенсорунун PWM чыгуусуна туташкан болсо жана анын "F/10-OUT" бирдиктерди эсептөөчү түзүлүштүн "PWM-IN" менен туташкан " Акыркысынын F/10-OUT "ондогон эсептөөчү түзүлүштүн" PWM-IN "туташкан ж.б. Бул этаптардын бардыгын "САНАП/КӨРҮҮ" бөлчөк саноочу түзмөк үчүн 3 түзмөктүн кайсынысынын болбосун "САНАП/КӨРҮҮГӨ" туташтырылышы керек.

Сүрөт 5 бул этап кантип иштээрин майда -чүйдөсүнө чейин түшүндүрүп, агымдын ылдамдыгын 1,5 литр/мүнөт менен кантип өлчөө керектигин түшүндүрөт.

5 -кадам: Үчүнчү этап: Ченелген баалуулукту көрсөтүү

Бул этапта кирүүлөр бар: a0, a1, a2 жана a3 (тескери) жана 7 сегменттүү дисплейге туташкан казыктарга чыгарылат. Ар бир сегменттин жеткиликтүү LUTs тарабынан жасалуучу логикалык функциясы бар. 4-бит LUTлар ишти оңой эле аткара алышат, бирок тилекке каршы 1 гана жеткиликтүү. 4-разряддуу LUT0 G сегменти үчүн колдонулат, бирок башка сегменттер үчүн биз 6-сүрөттө көрсөтүлгөндөй 3-бит LUTs жупун колдонгонбуз. Эң сол жакта 3-бит LUTs a2/a1/a0 алардын киришине туташкан, ал эми эң оң жагында 3-разряддуу LUT-тердин киришине a3 туташкан.

Бардык издөө таблицалары 2-таблицада көрсөтүлгөн 7-сегменттеги декодерлердин чындык таблицасынан чыгарылышы мүмкүн. Алар 3-таблицада, 4-таблицада, 5-таблицада, 6-таблицада, 7-таблицада, 8-таблицада, 9-таблицада келтирилген.

7-сегменттүү дисплейди башкарган GPIO'лордун контролдук төөнөгүчтөрү "COUNT/DISP-IN" га инвертор аркылуу туташып, "COUNT/DISP-IN" төмөн болгондо, дисплей дисплейдин тапшырмасы учурунда гана өзгөрөт. Ошентип, эсептөө тапшырмасы учурунда дисплейлер ӨЧҮРҮЛГӨН жана тапшырманы көрсөтүү учурунда эсептелген импульстарды көрсөтүшөт.

Ондук чекит индикатору 7 сегменттүү дисплейдин ичинде керек болушу мүмкүн. Ушул себептен, "DP-OUT" деп белгиленген PIN5, тескери "COUNT/DISP" тармагына туташкан жана биз аны тиешелүү дисплейдин DP-ге туташтырабыз. Биздин колдонмодо биз "xx.x" форматындагы сандарды көрсөтүү үчүн бирдиктерди эсептөөчү түзүлүштүн ондук чекитин көрсөтүшүбүз керек, андан кийин бирдиктин эсептөөчү түзмөгүнүн "DP-OUT" бөлүмүн 7- бөлүгүнүн DP киришине туташтырабыз. сегменттин дисплейи жана биз башкаларды туташпай калтырабыз.

6 -кадам: Аппаратты ишке ашыруу

Figure 7 3 GreenPAK микросхемаларынын ортосундагы байланышты жана ар бир чиптин тиешелүү дисплейге туташуусун көрсөтөт. GreenPAKтин ондук чекитинин чыгышы 7 сегменттүү дисплейдин DP киришине туташып, агымдын ылдамдыгын 0,1 литр / мүнөт токтому менен туура форматта көрсөтөт. LSB чипинин PWM киргизүү суу агымы сенсорунун PWM чыгуусуна туташкан. Микросхемалардын F/10 чыгышы төмөнкү чиптин PWM киришине туташкан. Агымдын ылдамдыгы жогору жана/же тактыгы көбүрөөк сенсорлор үчүн, көбүрөөк цифраларды кошуу үчүн дагы микросхемаларды каскаддаштырууга болот.

7 -кадам: Жыйынтыктар

Системаны сыноо үчүн, биз GreenPAK розеткаларына 20 пин эки катарлуу аялдардын башын колдонуу менен туташтыруучу бириктиргичтери бар жөнөкөй ПХБ курдук. Бул ПХБнын схемасы жана макети, ошондой эле сүрөттөр Тиркемеде келтирилген.

Система адегенде 225 Гцте импульстарды генерациялоо менен агымдын ылдамдыгы сенсорун жана суу булагын окшоштуруучу Arduino менен сыналган, бул 30 литр/мүнөт агымына туура келет. Өлчөөнүн жыйынтыгы мүнөтүнө 29,7 литрге барабар болгон, ката 1 %ды түзөт.

Экинчи сыноо суунун агымынын сенсору жана үйдөгү суу булагы менен жүргүзүлдү. Ар кандай агымдар боюнча өлчөө 4,5 жана 12,4 болгон.

Жыйынтык

Бул Instructable SLG46533 диалогунун жардамы менен кичинекей, арзан жана так агым өлчөгүчтү кантип курууну көрсөтөт. GreenPAKтин жардамы менен, бул дизайн салыштырмалуу чечимдерден кичине, жөнөкөй жана оңой жаратылган.

Биздин система 0,1 литр токтому менен 30 литр / мүнөткө чейин агымдын ылдамдыгын өлчөй алат, бирок биз агым сенсоруна жараша жогорку тактык менен жогорку агымдын ылдамдыгын өлчөө үчүн көбүрөөк GreenPAK колдоно алабыз. Dialog GreenPAKке негизделген система турбинанын агымы өлчөгүчтөрүнүн кеңири спектри менен иштей алат.

Сунушталган чечим суунун агымын өлчөө үчүн иштелип чыккан, бирок аны газдын агымынын сенсоруна окшоп, PWM сигналын чыгаруучу ар кандай сенсор менен колдонууга ылайыкташтырса болот.