როგორ გავაკეთოთ ჭარბი წონის მაჩვენებელი: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ამ პროგრამის მთავარი მიზანია ობიექტის წონის გაზომვა, შემდეგ კი ჭარბი წონის შემთხვევაში განგაშის ხმით მითითება. სისტემის შეყვანა მოდის დატვირთვის უჯრედიდან. შეყვანა არის ანალოგური სიგნალი, რომელიც გაძლიერებულია დიფერენციალური გამაძლიერებლით. ანალოგური სიგნალი გარდაიქმნება ციფრულ სიგნალად ADC გამოყენებით. ADC კითხვის შედეგის ღირებულება შედარებულია გარკვეულ მნიშვნელობასთან, რომელიც დადგენილია ისე, რომ იგი წარმოადგენს დატვირთვის სასურველ ზღვარს. თუ ჭარბი წონა ხდება, მაშინ სიგნალიზაცია ჩართულია 1 ჰც სიხშირით. ამ აპლიკაციის შენიშვნაში ჩვენ გამოვიყენებთ დაძაბულობის მაჩვენებელს, როგორც წონის სენსორს, SLG88104 როგორც დიფერენციალური გამაძლიერებელს და SLG46140V როგორც ADC და სიგნალის კონდიცირებას. სისტემის დამტკიცება შესაძლებელია დატვირთვის გამოყენებით, რომელიც აღემატება სასურველ დატვირთვას (60 კგ). სისტემის ფუნქციონირება სწორია, თუ ამ მდგომარეობაში განგაში ჩართულია 1 ჰც სიხშირით. GreenPAK with –ის დიზაინის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ პროდუქტი უფრო მცირეა, დაბალი ღირებულება, უფრო მარტივი და ადვილად შემუშავებადი. GreenPAK– ს აქვს მარტივი GUI ინტერფეისი GreenPAK დიზაინერში, რაც ინჟინრებს საშუალებას აძლევს სწრაფად და მარტივად განახორციელონ ახალი დიზაინი და უპასუხონ დიზაინის ცვალებად მოთხოვნებს. თუ ჩვენ გვსურს მისი შემდგომი განვითარება, ეს გამოსავალი შესანიშნავი არჩევანია. GreenPAK– ის გამოყენება ხდის ამ დიზაინს ძალიან მარტივ, მსუბუქ წონად და მხოლოდ მცირე ფართობზეა დაკავებული მისი განხორციელება უმეტეს პროგრამებში. GreenPAK– ში არსებული შიდა წრიული რესურსების გამო, ეს დიზაინი შეიძლება გაფართოვდეს მეტი ფუნქციით, ზედმეტი დამატებითი IC– ების დამატების გარეშე. ამ სისტემის ფუნქციონირების შესამოწმებლად, ჩვენ უბრალოდ უნდა განვახორციელოთ წრე, რომელიც შექმნილია GreenPAK სიმულაციური ინსტრუმენტის გამოყენებით.

აღმოაჩინეთ ყველა საჭირო ნაბიჯი იმის გაგება, თუ როგორ არის დაპროგრამებული GreenPAK ჩიპი ჭარბი წონის ინდიკატორის გასაკონტროლებლად. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მიიღოთ პროგრამირების შედეგი, გადმოწერეთ GreenPAK პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ნახოთ უკვე დასრულებული GreenPAK დიზაინის ფაილი. შეაერთეთ GreenPAK განვითარების ნაკრები თქვენს კომპიუტერში და დააჭირეთ პროგრამას, რომ შექმნათ პერსონალური IC თქვენი ჭარბი წონის ინდიკატორის გასაკონტროლებლად. მიჰყევით ქვემოთ აღწერილ ნაბიჯებს, თუ დაინტერესებული ხართ იმის გაგებით, თუ როგორ მუშაობს წრე.

ნაბიჯი 1: დიზაინის მიდგომა

ამ დიზაინის მთავარი იდეა არის წონის დაკალიბრება ციფრულ მასშტაბზე, როგორც ეს მოცემულია ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაში. დავუშვათ, ოთხი სახელმწიფოა აღწერს, თუ როგორ მუშაობს ეს სისტემა. სისტემას აქვს ტიპიური წონის სენსორის განყოფილება (A) და შემდეგ ახდენს ანალოგის ციფრულ მონაცემებზე გადაყვანას. სენსორები, როგორც წესი, წარმოქმნიან ძალიან დაბალი დონის ანალოგურ მნიშვნელობებს და მათი დამუშავება უფრო ადვილია ციფრულ სიგნალებად გადაქცევის შემდეგ. გამოყენებულ სიგნალს ექნება წაკითხული ციფრული მონაცემები. ციფრული სახით მიღებული მონაცემები შეიძლება ხელახლა დამუშავდეს სასურველ ციფრულ მნიშვნელობად (მძიმე ან მსუბუქი ობიექტებისთვის). საბოლოო მნიშვნელობის მდგომარეობის აღსანიშნავად ჩვენ ვიყენებთ ზუმერს, მაგრამ ის ადვილად შეიძლება შეიცვალოს. ხმის ინდიკატორისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ ცნობილი ციმციმა (ხმის გადადების მაჩვენებელი (B)). ამ ექსპერიმენტში ჩვენ გამოვიყენეთ არსებული მასშტაბი, რომელსაც აქვს ოთხი დატვირთვის უჯრედის სენსორი, რომლებიც დაკავშირებულია Wheatstone ხიდის პრინციპით. რაც შეეხება უკვე ციფრულ სასწორზე მოთავსებულ LCD- ს, ის დარჩა მხოლოდ არსებული სასწორებით წარმოქმნილი ღირებულების დასადასტურებლად.

ნაბიჯი 2: კავშირის შეყვანა

ამ სისტემის შეყვანის უკუკავშირი მოდის სენსორის მიერ მიღებული ზეწოლისგან, რათა უზრუნველყოს ანალოგური სიგნალი ძალიან დაბალი ძაბვის სახით, მაგრამ მაინც შეიძლება დამუშავდეს წონის სასწორის მონაცემებად. ციფრული სკანირების სენსორის უმარტივესი წრე დამზადებულია მარტივი რეზისტორისგან, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს მისი წინააღმდეგობის მნიშვნელობა გამოყენებული წონის / წნევის მიხედვით. სენსორული წრე ჩანს სურათ 2 -ში.

სენსორები, რომლებიც მოთავსებულია მასშტაბის თითოეულ კუთხეში, უზრუნველყოფს ზუსტ მნიშვნელობებს მთლიანი შეყვანისთვის. სენსორული რეზისტორების ძირითადი კომპონენტები შეიძლება შეიკრიბოს ხიდებად, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია თითოეული სენსორის გასაზომად. ეს წრე ჩვეულებრივ გამოიყენება ციფრულ სქემებში, რომლებიც იყენებენ ოთხ წყაროს, რომლებიც ურთიერთდამოკიდებულნი არიან. ჩვენ ვიყენებთ მხოლოდ ოთხ სენსორს, რომლებიც ჩაწერილია მასშტაბზე ჩვენი ექსპერიმენტებისთვის და ამ მასშტაბის წინასწარ ჩადგმული სისტემები, როგორიცაა LCD და კონტროლერი ინახება მხოლოდ ჩვენი დიზაინის გადამოწმებისთვის. სქემები, რომლებიც ჩვენ გამოვიყენეთ, ჩანს ნახაზში 3.

ხორბლის ქვის ტიპი ჩვეულებრივ გამოიყენება გაზომვის ინსტრუმენტების დასაკალიბრებლად. Wheatstone ხიდის უპირატესობა ის არის, რომ მას შეუძლია შეაფასოს ძალიან დაბალი მნიშვნელობები მილი-ომის დიაპაზონში. ამის გამო, ციფრული სასწორი საკმაოდ დაბალი წინააღმდეგობის სენსორებით შეიძლება იყოს ძალიან საიმედო. ჩვენ შეგვიძლია ვნახოთ ფორმულა და ხორბლის ქვის ხიდი სქემა 4 -ში.

იმის გამო, რომ ძაბვა ძალიან მცირეა, ჩვენ გვჭირდება ინსტრუმენტის გამაძლიერებელი ისე, რომ ძაბვა გაძლიერდეს საკმარისი იმისათვის, რომ წაიკითხოს კონტროლერმა. შეყვანის ინსტრუმენტის გამაძლიერებელიდან მიღებული უკუკავშირის ძაბვა მუშავდება ძაბვად, რომელსაც შეუძლია წაიკითხოს კონტროლერი (ამ დიზაინში 0 -დან 5 ვოლტამდე). ჩვენ შეგვიძლია სათანადოდ შევცვალოთ მოგება SLG88104 წრეში მოგების რეზისტორის დაყენებით. სურათი 5 გვიჩვენებს SLG88104 მიკროსქემის გამომავალი ძაბვის განსაზღვრის ფორმულას.

ამ ფორმულადან აღწერილია მოგების ურთიერთობა. თუ მოგების რეზისტორის ღირებულება იზრდება, მაშინ მიღებული მოგება უფრო დაბალი იქნება და პირიქით, თუ მოგების რეზისტორის მნიშვნელობა შემცირდება. გამომავალი პასუხი იქნება საკმაოდ ხაზგასმული მაშინაც კი, თუ ღირებულების ზრდა ან შემცირება მცირეა. ციფრული სასწორი შეიძლება გახდეს უფრო მგრძნობიარე შეყვანის მიმართ (მხოლოდ მცირე წონით, მნიშვნელობა მკვეთრად იცვლება), ან პირიქით, თუ დამატებითი მგრძნობელობა მცირდება. ეს ჩანს შედეგების განყოფილებაში.

ნაბიჯი 3: კონტროლის მიღწევა

ეს არის დიზაინი, რომელსაც შეუძლია გააკონტროლოს მოგება აპარატურის მოპოვების კალიბრაციის პროცესის გავლის შემდეგ (მოიპოვოს რეზისტორის კალიბრაცია). წონის სენსორის განყოფილების (A) დიზაინიდან, როდესაც ინსტრუმენტის გამაძლიერებლისგან მიღებული მონაცემები, მონაცემების ხელახლა დამუშავება შესაძლებელია ისე, რომ მოგება უფრო ადვილად დადგინდეს. უპირატესობა ის არის, რომ ჩვენ შეგვიძლია თავიდან ავიცილოთ ტექნიკის მოპოვების რეზისტორის შეცვლა.

ფიგურა 5 -ში, ADC მოდულთან ერთად არის PGA, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს მოგება ანალოგური მნიშვნელობის ციფრულზე გადასვლამდე. ჩვენ გთავაზობთ SLG88104 სქემის Vout გამომავალი შეყვანის მითითებას. PGA მოგება დადგენილი იქნება ისე, როგორც ჩვენ გვჭირდება გაზომვები. ჩვენ ვიყენებთ x0.25 მოგებას ერთჯერადი ADC რეჟიმში. X0.25– ით მოგება არ არის იმდენად დიდი, რომ ADC კონვერტორის მიერ მიღებული შეყვანის საშუალებით შეიძლება გავზომოთ წონა საკმაოდ დიდი ან მაქსიმალურად იმის მიხედვით, რაც ჩვენ შევეცადეთ არდუინოს გამოყენებით 70 კგ. ამის შემდეგ, ჩვენ ვიყენებთ მონაცემების შედარებას CNT2 მრიცხველთან, როგორც ADC შედარება, ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია ვიცოდეთ ცვლილება ხმის ინდიკატორთან ერთად. შეასრულა არის შედარება, რომელსაც ჩვენ ვაკეთებთ CNT2 მნიშვნელობის კალიბრაციის ცვლილებით, ისე რომ როდესაც წონა> 60 კგ, მაშინ DCMP0 გამომავალი არის "1". ხმის ინდიკატორი ანათებს წინასწარ განსაზღვრული სიხშირით ბლოკის შეფერხების ხმის ინდიკატორის გამოყენებით ისე, რომ ბლოკი იქნება ლოგიკური "1", როდესაც დრო 0.5 წმ იქნება. დაგვიანებით ჩვენ შეგვიძლია დავაყენოთ CNT0 მრიცხველის მონაცემები დაარეგულიროს გამომავალი პერიოდი 500 ms.

ნაბიჯი 4: დაბალი გამავლობის ფილტრი

სასურველია დიფერენციალური გამაძლიერებლის გამომავალი სიგნალის გაფილტვრა. ეს ხელს უწყობს ჩარევის უარყოფას და ამცირებს ფართოზოლოვან ხმაურს. დაბალი გამტარობის ფილტრი (LPF) დანერგილია ამცირებს არასაჭირო ხმაურს. ეს მარტივი დაბალგამტარი ფილტრის წრე შედგება სერიული რეზისტორისგან დატვირთვით და კონდენსატორისგან დატვირთვის პარალელურად. ზოგიერთმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ სიხშირის სპექტრის ანალიზის დროს ხმაურის კომპონენტი გამოვლენილია 32.5-37.5 Hz გამტარ ზოლში. LPF– ის შეწყვეტის სიხშირე, fco, დადგენილია 20 Hz– მდე, ფორმულის გამოყენებით 1.75f ??, = fpeak. ჩვეულებრივ, კონდენსატორები უნდა იყოს ძალიან მცირე, მაგალითად 100 μF.

ვ ?? = 1/2 ???

მიღებული R = 80 Ω.

ნაბიჯი 5: GreenPAK დიზაინის კომპონენტი

ჩვენ ვხედავთ სურათი 8 -დან GreenPAK შეიცავს კომპონენტებს, რომლებიც გვჭირდება ADC მოდული და მრიცხველი ლოდინის დრო.

ADC მოდულის განყოფილებაში, PGA მოგებას შეუძლია შეამციროს ან გაზარდოს მოგება საჭიროებისამებრ. PGA– ს აქვს იგივე ფუნქცია, როგორც მოგების რეზისტორი SLG88104 წრეში.

ADC– ის მიერ მიღებული გამომავალი მონაცემები, რომელიც ისეა განლაგებული კონტრკალიბრაციის მონაცემებით, მრიცხველის მონაცემების ღირებულების დამატებით ან შემცირებით. ჩვენ შეგვიძლია დავაყენოთ ის ჩვენს მიერ შექმნილი ტექნიკისა და შესაბამისი წონის დასადგენად. ამ დემო ჩვენ ვიღებთ და ვადგენთ მრიცხველის მონაცემების მნიშვნელობას 250 60 კგ.

ლოდინის დროის მრიცხველი არის CNT0. CNT0– ის მრიცხველი მონაცემები განსაზღვრავს რამდენ ხანს იქნება ხმის ინდიკატორი ჩართული. ჩვენ შეგვიძლია დავადგინოთ ეს მნიშვნელობა, როგორც გვჭირდება. ამ დემო ჩვენ ვიყენებთ მონაცემთა მრიცხველს 3125 0.5 წმ.

ჩვენ ვიყენებთ LUT0– ს სტანდარტული AND კარიბჭეების შესადარებლად, ასე რომ, თუ ზუსტი დრო 0.5 წმ და წონა აღემატება 60 კგ, მაშინ ჟღერს ხმის ინდიკატორი.

ნაბიჯი 6: შედეგი

ამ სიმულაციისთვის ჩვენ გავაკეთეთ ორი ტესტი. პირველ რიგში, ჩვენ ვცდილობთ ვიცოდეთ Resistor Gain– ის გავლენა შემდგომში მიღებული დამუშავებისათვის და მივიღოთ მოგების რეზისტორის კალიბრაციის მნიშვნელობა, რომელიც საუკეთესოდ ემთხვევა დამზადებულ ციფრულ მასშტაბს. მეორე არის დიზაინი SLG46140- ის გამოყენებით, რათა შეძლოთ სრულყოფილი მოგება, რომლის მიღწევაც გსურთ. ტესტის დასრულების შემდეგ, ჩვენ ვეძებდით ციფრული სასწორის რეზისტორის მნიშვნელობის ყველაზე მაღალ წერტილს, რათა მაქსიმალურად გავზარდოთ გამაძლიერებელი მიკროსქემის შესაძლებლობები და განვითარებული ციფრული სასწორის შესაძლებლობები. ამ დიზაინით ჩვენ ვიღებთ უმაღლესი მოგების რეზისტენტულ ღირებულებას ± 6.8 ოჰმ, ხოლო მაქსიმალური წონა იზომება ± 60 კგ. საკმაოდ რთულია რეზისტენტული ღირებულების რეგულირება, რადგან დიზაინი ასევე დიდ გავლენას ახდენს საჭირო მოგების რეზისტორზე. ამ მაგალითში გამოყენებული ციფრული მასშტაბისთვის, ძნელი იყო 6,8 Ohm– ის გადალახვა უფრო მაღალი წონის მისაღწევად.

გარდა ამისა, მეორე ტესტიდან (SLG46140 და მისი მახასიათებლების გამოყენებით), მაქსიმალური წონა, რომლის გაზომვაც შეგიძლიათ, შეიძლება დადგინდეს PGA მოდულის გამოყენებით, რომელიც ადგენს მოგებას. ჩვენ ვამოწმებთ მოგების პარამეტრით x 0.25 და ხმის მაჩვენებელი იწყებს წონას> 60 კგ. ზემოაღნიშნული შედეგების საფუძველზე, ფუნქციურად, ციფრული მასშტაბის დაკალიბრება კარგად მიდის. ეს ძალიან გვეხმარება გამაძლიერებლის დაყენებაში, ტექნიკის მექანიკურ ცვლილებებთან შედარებით. ჩვენ ასევე დადებითად შევადარებთ იმ კონტროლერს, რომელსაც შეუძლია გააძლიეროს გამაძლიერებლის კალიბრაცია და აქვს ADC ფუნქციაც. აქ წარმოდგენილი დიზაინის უპირატესობები მოიცავს მცირე ფიზიკურ ზომას, სიმარტივეს, ენერგიის მოხმარებას, ფასს და ადვილად მორგებას.

დასკვნა

ეს ჭარბი წონის მაჩვენებელი SLG46140– ის გამოყენებით არის იდეალური გადაწყვეტა წინასწარ განსაზღვრული წონის ინდიკატორისთვის. ზემოთ დიალოგი ნახევარგამტარული GreenPAK დიზაინი დასრულებულია SLG88104 გამოყენებით. დაბალი შედარებითი ღირებულება, მცირე ფართობი, დაბალი სიმძლავრე, GreenPAK– ის პროგრამირების სიმარტივესთან ერთად, ეს გამოირჩევა მიკროკონტროლერის დიზაინთან შედარებით. ნაჩვენები იყო ხორბლის ქვის ხიდი, დიფერენციალური გამაძლიერებელი და რეგულირებადი მომატების პრინციპები. დიზაინის ეს მაგალითი ასევე შეიძლება გავრცელდეს Wheatstone ხიდის სხვა პროგრამებზე, რადგან ის ძალზე საიმედოა ძალიან დაბალი წინააღმდეგობის ინსტრუმენტებზე.