Măsurarea greutății cu o celulă de încărcare: 9 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Această postare va acoperi modul de configurare, depanare și rearanjare a unui circuit pentru măsurarea greutăților sub 1 kg.

Un ARD2-2151 costă 9,50 EUR și poate fi cumpărat de la:

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

Ce s-a folosit:

-O celulă de încărcare de 1 kg (ARD2-2151)

-doua amplificatoare op

-Un Arduino

Pasul 1: Despre celula de încărcare

Are o ieșire foarte mică și, prin urmare, trebuie amplificat cu un amplificator instrumental (pentru acest sistem s-a folosit un câștig total de 500)

O sursă de curent continuu de 12V este utilizată pentru alimentarea celulei de sarcină.

funcționează la temperaturi de la -20 grade Celsius la 60 de grade Celsius, ceea ce îl face inutilizabil pentru proiectul pe care îl aveam în minte.

Pasul 2: Construirea circuitului

Celula de încărcare are o intrare de 12V, iar ieșirea va fi conectată la un amplificator de instrumentație pentru a crește ieșirea.

Celula de încărcare are două ieșiri, o minus și o ieșire pozitivă, diferența acestora va fi proporțională cu greutatea.

Amplificatoarele necesită o conexiune de + 15V și -15V.

Ieșirea amplificatorului este conectată la un Arduino care are nevoie de o conexiune de 5V, unde valorile analogice vor fi citite și redimensionate la o ieșire de greutate.

Pasul 3: Op-amp diferențial

Un amplificator dif este utilizat pentru a amplifica diferența de ieșire de tensiune plus și minus de la celula de sarcină.

câștigul este determinat de R2 / R

R trebuie să fie de cel puțin 50K ohmi, deoarece impedanța de ieșire a celulei de sarcină este de 1k, iar cele două rezistențe de 50k ar da o eroare de 1%, ceea ce este excepțional

ieșirea variază de la 0 la 120 mV, aceasta este prea mică și trebuie amplificată mai mult, un câștig mai mare ar putea fi utilizat pe amplificatorul de dif sau ar putea fi adăugat un amplificator fără inversare

Pasul 4: Câștigă amplificator

Se utilizează un amplificator fără inversare, deoarece amplificatorul diferențial produce doar 120mV

intrarea analogică la arduino variază de la 0 la 5v, astfel încât câștigul nostru va fi în jur de 40 pentru a ne apropia cât mai mult de acest interval, deoarece aceasta ar crește sensibilitatea sistemului nostru.

câștigul este determinat de R2 / R1

Pasul 5: Depanare

Alimentarea de 15V la amplificatorul op, 10V la celula de încărcare și 5V la Arduino trebuie să aibă o bază comună.

(toate valorile 0v trebuie conectate împreună.)

Un voltmetru poate fi utilizat pentru a vă asigura că tensiunea scade după fiecare rezistor pentru a vă asigura că nu există scurtcircuite.

Dacă rezultatele variază și sunt inconsistente, firele utilizate pot fi testate folosind voltmetrul pentru a măsura rezistența firului, dacă rezistența spune „offline” înseamnă că există o rezistență infinită și firul are un circuit deschis și nu poate fi utilizat. Cablurile trebuie să fie mai mici de 10 ohmi.

rezistențele au o toleranță, ceea ce înseamnă că ar putea avea o eroare, valorile rezistenței pot fi verificate cu un voltmetru dacă rezistența este scoasă din circuit.

rezistențe mai mici ar putea fi adăugate în serie sau paralel pentru a obține valori de rezistență ideale.

Rseries = r1 + r2

1 / Rparalel = 1 / r1 + 1 / r2

Pasul 6: Rezultate de la fiecare pas

Ieșirea din celula de încărcare este foarte mică și trebuie amplificată.

Ieșirea mică înseamnă că sistemul este predispus la interferențe.

Sistemul nostru a fost conceput în jurul greutăților pe care le aveam disponibile, care era de 500g, rezistența la câștig a amplificatorului de câștig este invers proporțională cu gama sistemului nostru

Pasul 7: Rezultate Arduino

Relația dintre aceste rezultate este liniară și ne oferă o formulă pentru a găsi o valoare y (DU de la Arduino) pentru o valoare x dată (greutatea de intrare).

Această formulă și ieșirea vor fi date arduino-ului pentru a calcula greutatea de ieșire pentru celula de încărcare.

Amplificatorul are un offset de 300DU, acest lucru ar putea fi eliminat prin introducerea unei punți de gresie echilibrată înainte ca tensiunea celulei de sarcină să fie amplificată. care ar oferi circuitului o mai mare sensibilitate.

Pasul 8: Cod

Codul utilizat în acest experiment este atașat mai sus.

Pentru a decide ce pin trebuie utilizat pentru a citi greutatea:

pinMode (A0, INPUT);

Sensibilitatea (coeficientul x în excel) și decalajul (constanta din excel eqn) sunt declarate:

De fiecare dată când sistemul este configurat, offset-ul trebuie actualizat la DU-ul curent la 0g

offset float = 309,71; sensibilitate float = 1,5262;

formula excel este apoi aplicată la intrarea analogică

și tipărite pe monitorul serial

Pasul 9: Compararea rezultatului final cu intrarea

Ieșirea finală dată de Arduino a calculat cu exactitate greutatea de ieșire.

Eroare medie de 1%

Această eroare este cauzată de un DU diferit citit la aceeași greutate atunci când testul se repetă.

Acest sistem nu este potrivit pentru a fi utilizat în proiectul nostru din cauza limitărilor de temperatură.

Acest circuit ar funcționa pentru greutăți de până la 500g, deoarece 5v este valoarea maximă în arduino, dacă rezistența la câștig este redusă la jumătate, sistemul ar funcționa până la 1 kg.

Sistemul are un offset mare, dar este încă precis și observă modificări de 0,4 g.