Mjerenje težine s mjernom ćelijom: 9 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ovaj će post opisati kako postaviti, riješiti probleme i preurediti krug za mjerenje težina manjih od 1 kg.

ARD2-2151 košta 9,50 € i može se kupiti na:

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

Što se koristilo:

-A 1KG mjerna ćelija (ARD2-2151)

-dva op pojačala

-An Arduino

Korak 1: O ćeliji učitavanja

Ima vrlo mali izlaz i stoga ga je potrebno pojačati s instrumentalnim pojačalom (ukupni dobitak od 500 je upotrijebljen za ovaj sustav)

Za napajanje mjerne ćelije koristi se istosmjerni izvor od 12 V.

radi na temperaturama od -20 stupnjeva Celzijusa do 60 stupnjeva Celzijusa, što ga čini neupotrebljivim za projekt koji smo imali na umu.

Korak 2: Izgradnja kruga

Merna ćelija ima ulaz od 12 V, a izlaz će biti spojen na instrumentacijsko pojačalo za povećanje izlaza.

Merna ćelija ima dva izlaza, minus i pozitivan izlaz, čija će razlika biti proporcionalna težini.

Pojačala zahtijevaju vezu +15V i -15V.

Izlaz pojačala je spojen na Arduino kojem je potrebna 5V veza, gdje će se analogne vrijednosti očitavati i ponovno skalirati na težinski izlaz.

Korak 3: Diferencijalno op-pojačalo

Različito pojačalo koristi se za pojačavanje razlike izlaznog plus i minus napona iz mjerne ćelije.

dobitak je određen pomoću R2/R

R mora biti najmanje 50K ohma jer je izlazna impedancija mjerne ćelije 1k, a dva otpornika od 50k dali bi grešku od 1%, što je iznimka

izlazni rasponi od 0 do 120 mV ovo je premalo i treba ga pojačati, moglo bi se koristiti veće pojačanje na dif pojačalu ili dodati neinvertirajuće pojačalo

Korak 4: Pojačajte pojačalo

Koristi se neinvertirajuće pojačalo jer diferencijalno pojačalo daje samo 120mV

analogni ulaz na arduino kreće se od 0 do 5v pa će naš dobitak biti oko 40 kako bismo se što više približili tom rasponu jer bi to povećalo osjetljivost našeg sustava.

dobitak je određen pomoću R2/R1

Korak 5: Rješavanje problema

Napajanje od 15V za op-pojačalo, 10V za ćeliju opterećenja i 5V za Arduino moraju imati zajedničko uzemljenje.

(sve vrijednosti 0v moraju biti povezane zajedno.)

Voltmetar se može koristiti kako bi se osiguralo da napon padne nakon svakog otpornika kako bi se osiguralo da nema kratkih spojeva.

Ako su rezultati različiti i nedosljedni, upotrijebljene žice mogu se ispitati pomoću voltmetra za mjerenje otpora žice, ako otpor kaže "izvan mreže", to znači da postoji beskonačan otpor i da žica ima otvoren krug te se ne može koristiti. Žice trebaju biti manje od 10 ohma.

otpornici imaju toleranciju, što znači da mogu imati grešku, vrijednosti otpora mogu se provjeriti voltmetrom ako se otpornik ukloni iz kruga.

manji otpornici mogli bi se dodati serijski ili paralelno kako bi se dobile idealne vrijednosti otpora.

Rserije = r1+r2

1/R paralelno = 1/r1 + 1/r2

Korak 6: Rezultati iz svakog koraka

Izlaz iz mjerne ćelije je vrlo mali i potrebno ju je pojačati.

Mali izlaz znači da je sustav sklon smetnjama.

Naš je sustav dizajniran oko težina koje smo imali na raspolaganju, a to je bilo 500 g, otpor pojačanja pojačala je obrnuto proporcionalan rasponu našeg sustava

Korak 7: Arduino rezultati

Odnos u ovim rezultatima je linearan i daje nam formulu za pronalaženje vrijednosti y (DU iz Arduina) za zadanu vrijednost x (ulazna težina).

Ova formula i izlaz bit će dani arduinu za izračun izlazne težine za mjernu ćeliju.

Pojačalo ima pomak od 300DU, to bi se moglo ukloniti umetanjem uravnoteženog mosta od pšeničnog kamena prije nego što se pojača napon mjerne ćelije. što bi krugu osiguralo veću osjetljivost.

Korak 8: Kodiranje

Kôd korišten u ovom eksperimentu je priložen gore.

Da biste odlučili koji pin treba koristiti za očitavanje težine:

pinMode (A0, INPUT);

Osjetljivost (x-koeficijent u excelu) i pomak (konstanta u excel jednadžbi) deklariraju se:

Svaki put kad se sustav postavi, pomak treba ažurirati na trenutni DU na 0 g

pomak plovka = 309,71; osjetljivost plovka = 1,5262;

tada se na analogni ulaz primjenjuje excel formula

i ispisati na serijski monitor

Korak 9: Usporedba konačnog izlaza s ulazom

Konačni izlaz dobiven iz Arduina točno je izračunao izlaznu težinu.

Prosječna pogreška od 1%

Ova pogreška uzrokovana je različitim očitanjem DU pri istoj težini pri ponavljanju testa.

Ovaj sustav nije prikladan za korištenje u našem projektu zbog ograničenja temperaturnog raspona.

Ovaj bi krug radio za težine do 500g, jer je 5v maksimalna vrijednost u arduinu, ako se otpor pojačanja prepolovi, sustav bi radio do 1 kg.

Sustav ima veliki pomak, ali je i dalje točan i primjećuje promjene od 0,4 g.