Измерване на теглото с натоварваща клетка: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Тази публикация ще обхваща как да настроите, отстраните неизправности и да подредите отново верига за измерване на тегла под 1 кг.

ARD2-2151 струва € 9,50 и може да бъде закупен на:

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

Какво е използвано:

-1 кг товарна клетка (ARD2-2151)

-два операционни усилвателя

-Ардуино

Стъпка 1: За зареждащата клетка

Има много малък изход и поради това трябва да бъде усилен с инструментален усилвател (за тази система е използвана обща печалба от 500)

За захранване на натоварващата клетка се използва източник на постоянен ток от 12V.

работи при температури от -20 градуса по Целзий до 60 градуса по Целзий, което го прави неизползваем за проекта, който имахме предвид.

Стъпка 2: Изграждане на веригата

Товарната клетка има вход 12V и изходът ще бъде свързан с усилвател за измерване, за да се увеличи изхода.

Товарната клетка има два изхода, минус и положителен изход, разликата между тях ще бъде пропорционална на теглото.

Усилвателите изискват връзка +15V и -15V.

Изходът на усилвателя е свързан към Arduino, който се нуждае от 5V връзка, където аналоговите стойности ще бъдат прочетени и преразпределени до тегловния изход.

Стъпка 3: Диференциален операционен усилвател

Различен усилвател се използва за усилване на разликата в изхода на плюс и минус напрежение от натоварващата клетка.

печалбата се определя от R2/R

R трябва да бъде най -малко 50K ома, тъй като изходният импеданс на натоварващата клетка е 1k и двата 50k резистора биха дали 1% грешка, която е изключителна

изходът варира от 0 до 120 mV, това е твърде малко и трябва да се усили повече, може да се използва по -голямо усилване на диференциалния усилвател или да се добави неинвертиращ усилвател

Стъпка 4: Увеличете усилвателя

Използва се неинвертиращ усилвател, тъй като диференциалният усилвател извежда само 120mV

аналоговият вход към arduino варира от 0 до 5v, така че нашата печалба ще бъде около 40, за да се доближим максимално до този диапазон, защото това би увеличило чувствителността на нашата система.

печалбата се определя от R2/R1

Стъпка 5: Отстраняване на проблеми

Захранването от 15V към оп-усилвателя, 10V към клетката за натоварване и 5V към Arduino трябва да имат общо заземяване.

(всички 0v стойности трябва да бъдат свързани заедно.)

Волтметър може да се използва, за да се гарантира, че напрежението пада след всеки резистор, за да се гарантира, че няма къси съединения.

Ако резултатите са различни и несъвместими, използваните проводници могат да бъдат тествани с помощта на волтметър за измерване на съпротивлението на проводника, ако съпротивлението казва „офлайн“, това означава, че има безкрайно съпротивление и проводникът има отворена верига и не може да се използва. Проводниците трябва да са по -малко от 10 ома.

резисторите имат толеранс, което означава, че могат да имат грешка, стойностите на съпротивлението могат да бъдат проверени с волтметър, ако резисторът е отстранен от веригата.

по -малки резистори могат да се добавят последователно или паралелно, за да се получат идеални стойности на съпротивлението.

Rseries = r1+r2

1/R паралелно = 1/r1 + 1/r2

Стъпка 6: Резултати от всяка стъпка

Изходът от натоварващата клетка е много малък и трябва да се усили.

Малкият изход означава, че системата е склонна към смущения.

Нашата система е проектирана около теглото, което имахме на разположение, което беше 500 g, съпротивлението на усилването на усилвателя е обратно пропорционално на обхвата на нашата система

Стъпка 7: Резултати от Arduino

Връзката в тези резултати е линейна и ни дава формула за намиране на стойност y (DU от Arduino) за дадена стойност x (входно тегло).

Тази формула и изходът ще бъдат предоставени на arduino за изчисляване на теглото на измервателната клетка.

Усилвателят има отместване от 300DU, това може да бъде премахнато чрез поставяне на балансиран мост от пшеничен камък, преди напрежението на товарната клетка да бъде усилено. което би осигурило на веригата по -голяма чувствителност.

Стъпка 8: Код

Кодът, използван в този експеримент, е приложен по -горе.

За да решите кой щифт трябва да се използва за отчитане на теглото:

pinMode (A0, INPUT);

Чувствителността (x-коефициент в excel) и изместването (константата в excel eqn) се декларират:

Всеки път, когато системата се настройва, отместването трябва да се актуализира до текущия DU на 0 g

плаващо отместване = 309.71; чувствителност на поплавък = 1.5262;

формулата на excel след това се прилага към аналоговия вход

и отпечатани на серийния монитор

Стъпка 9: Сравняване на крайния изход с входа

Крайният изход, даден от Arduino, точно изчислява изходното тегло.

Средна грешка от 1%

Тази грешка се причинява от различно отчитане на DU при едно и също тегло, когато тестът се повтаря.

Тази система не е подходяща за използване в нашия проект поради ограниченията на температурния диапазон.

Тази верига ще работи за тегла до 500 g, тъй като 5v е максималната стойност на arduino, ако съпротивлението на усилването се намали наполовина, системата ще работи до 1 кг.

Системата има голямо изместване, но все още е точна и забелязва промени от 0,4 g.