Hoe om 'n oorgewig -aanwyser te maak: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Die hoofdoel van hierdie aansoek is om die gewig van 'n voorwerp te meet en dan met 'n alarmklank in geval van oorgewig aan te dui. Die invoer van die stelsel kom uit 'n laaisel. Invoer is 'n analoog sein wat deur 'n differensiële versterker versterk is. Die analoog sein word omgeskakel na 'n digitale sein met behulp van 'n ADC. Die waarde van die ADC -leesresultaat word dan vergelyk met 'n sekere waarde wat so gestel is dat dit die gewenste laslimiet verteenwoordig. As 'n oorgewig voorkom, word die waarskuwing aangeskakel met 'n frekwensie van 1 Hz. In hierdie app -nota gebruik ons 'n rekmeter as die gewigsensor, SLG88104 as die differensiaalversterker en SLG46140V as ADC en seinkondisionering. Die stelsel kan bewys word deur die toepassing van 'n las wat die gewenste lasgrens (60 Kg) oorskry. Die stelselfunksie is korrek as die alarm in hierdie toestand aan is met 'n frekwensie van 1 Hz. Die belangrikste voordele van die ontwerp met GreenPAK ™ is dat die produk kleiner, goedkoper, eenvoudiger en makliker is om te ontwikkel. GreenPAK het 'n eenvoudige GUI -koppelvlak in GreenPAK Designer, waardeur ingenieurs nuwe ontwerpe vinnig en maklik kan implementeer en kan reageer op veranderende ontwerpvereistes. As ons dit verder wil ontwikkel, is hierdie oplossing 'n uitstekende keuse. Die gebruik van GreenPAK maak hierdie ontwerp baie eenvoudig, liggewig en slegs 'n klein oppervlakte beset om dit op die meeste toepassings te implementeer. Vanweë die interne kringhulpbronne wat binne GreenPAK beskikbaar is, kan hierdie ontwerp verbeter word met meer funksies sonder om te veel ekstra IC's by te voeg. Om die funksionaliteit van hierdie stelsel te verifieer, hoef ons net die stroombaan te implementeer wat ontwerp is met die GreenPAK -simulasiehulpmiddel.

Ontdek al die nodige stappe, verstaan hoe die GreenPAK -chip geprogrammeer is om die oorgewig -aanwyser te beheer. As u egter net die resultaat van die programmering wil kry, laai GreenPAK -sagteware af om die reeds voltooide GreenPAK -ontwerplêer te sien. Koppel die GreenPAK Development Kit aan op u rekenaar en klik op die program om die pasgemaakte IC te skep om u oorgewig -aanwyser te beheer. Volg die onderstaande stappe as u wil verstaan hoe die stroombaan werk.

Stap 1: Ontwerpbenadering

'N Sleutelgedagte van hierdie ontwerp is om die kalibrering van gewig op 'n digitale skaal te vergemaklik, soos geïllustreer in die diagram hieronder. Gestel daar is vier state om te beskryf hoe hierdie stelsel werk. Die stelsel het 'n tipiese gewigsensorafdeling (A), en omskakel dan analoog na digitale data. Sensors genereer tipies analoogwaardes op baie lae vlakke en kan makliker verwerk word na omskakeling in digitale seine. Die sein wat gebruik moet word, sal leesbare digitale data bevat. Die data wat in digitale vorm verkry word, kan herverwerk word tot die gewenste digitale waarde (vir swaar of ligte voorwerpe). Om die toestand van die finale waarde aan te dui, gebruik ons 'n zoemer, maar dit kan maklik verander word. Vir 'n stemaanwyser kan u 'n bekende knipoog gebruik (Delay Sound Indicator (B)). In hierdie eksperiment het ons 'n bestaande skaal gebruik met vier laadselsensors wat met die Wheatstone -brugbeginsel verbind is. Wat die LCD reeds op digitale skale betref, word dit slegs gelaat vir die bevestiging van die waarde wat met bestaande skale gegenereer word.

Stap 2: Terugvoerinvoer

Invoerterugvoer vir hierdie stelsel kom van die druk wat die sensor verkry het om 'n analoog sein in die vorm van 'n baie lae spanning te lewer, maar kan steeds in gewigskaaldata verwerk word. Die eenvoudigste stroombaan van die digitale skanderingsensor is gemaak van 'n eenvoudige weerstand wat die weerstandswaarde daarvan kan verander volgens die gewig / druk wat toegepas word. Die sensorkring kan in figuur 2 gesien word.

Die sensors wat op elke hoek van die skaal geplaas word, gee akkurate waardes vir die totale insette. Die hoofkomponente van die sensorweerstande kan in brûe saamgestel word wat gebruik kan word om elke sensor te meet. Hierdie stroombaan word algemeen gebruik in digitale stroombane wat vier bronne gebruik wat onderling afhanklik is. Ons gebruik slegs die vier sensors wat op 'n skaal ingebed is vir ons eksperimente, en vooraf ingebedde stelsels op hierdie skaal, soos LCD en die beheerder, word slegs bewaar om ons ontwerp te bekragtig. Die stroombane wat ons gebruik het, kan in figuur 3 gesien word.

'N Wheatstone -brug word tipies gebruik vir die kalibrering van meetinstrumente. Die voordele van 'n Wheatstone-brug is dat dit baie lae waardes in die milli-ohm-reeks kan meet. As gevolg hiervan kan digitale weegskale met redelik lae weerstandsensors baie betroubaar wees. Ons kan formule en Wheatstone -brugbaan in figuur 4 sien.

Omdat die spanning so klein is, benodig ons 'n instrumentasieversterker sodat die spanning genoeg versterk kan word om deur 'n kontroleerder gelees te word. Die terugvoerspanning wat verkry word vanaf die insetinstrumentversterker word verwerk tot 'n spanning wat deur die beheerder gelees kan word (0 tot 5 volt in hierdie ontwerp). Ons kan die verstelling gepas aanpas deur die versterkingsweerstand in die SLG88104 -kring in te stel. Figuur 5 toon die formule om die uitsetspanning van die SLG88104 -stroombaan wat gebruik is, te bepaal.

Uit hierdie formule word die winsverhouding beskryf. As die waarde van die versterkingsweerstand verhoog word, sal die wins wat verkry word laer wees, en omgekeerd as die versterkingsweerstandwaarde verminder word. Die uitsetreaksie sal nogal beklemtoon word, selfs al is die toename of afname in waarde klein. Digitale skale kan meer sensitief word vir die invoer (met slegs 'n bietjie gewig kan die waarde dramaties verander), of andersom as die ekstra sensitiwiteit afneem. Dit kan gesien word in die uitslagafdeling.

Stap 3: Beheer wins

Dit is 'n ontwerp wat die versterking weer kan beheer nadat hy deur die hardeware versterkings -kalibrasieproses gegaan het (versterkingsweerstandskalibrasie). Vanuit die ontwerp van die gewigsensor -afdeling (A), kan die data weer verwerk word, sodat die versterking makliker gestel kan word wanneer die data van die instrumentversterker verkry word. Die voordeel is dat ons 'n verandering in die weerstand teen hardeware -versterking kan vermy.

In figuur 5, met die ADC -module, is daar 'n PGA wat die versterking kan aanpas voordat die analoogwaarde na digitaal verander word. Ons verskaf die invoerverwysing vanaf die Vout -uitset van die SLG88104 -kring. Die PGA -wins sal so ingestel word volgens die metings wat ons benodig. Ons gebruik x0,25-wins in die ADC-modus met 'n enkele einde. Met x0,25 is die wins nie so groot dat die insette wat deur die ADC -omskakelaar verkry word, die gewig van groot genoeg of maksimum kan meet volgens wat ons probeer het met die gebruik van Arduino, wat 70 kg is. Daarna gebruik ons Vergelyk data met CNT2 -teller as ADC -vergelyker, sodat ons die verandering met die klankaanwyser kan ken. Die truuk is die vergelyking wat ons maak deur middel van 'n kalibrasieverandering van die CNT2 -waarde, sodat as die gewig> 60 kg, die uitset van DCMP0 "1" is. Die klankaanwyser sal met 'n voorafbepaalde frekwensie brand met behulp van die blokvertragingklankindikator, sodat die blok logies "1" sal wees as die tyd 0,5 s is. Die vertraging wat ons met die CNT0 -teldata kan stel, pas die uitsetperiode van 500 ms aan.

Stap 4: Laagpasfilter

Dit is verkieslik om die uitsetsein van die differensiaalversterker te filter. Dit help om interferensie te verwerp en verminder grootbandgeraas. Die laagdeurlaatfilter (LPF) wat geïmplementeer word, verminder onnodige geraas. Hierdie eenvoudige laagdeurlaatfilterbaan bestaan uit 'n weerstand in serie met 'n las en 'n kapasitor parallel met die las. Sommige eksperimente het getoon dat die geraaskomponent tydens die frekwensiespektrumanalise in die band-deurlaatfilter waargeneem kan word met 'n deurlaatband van 32,5-37,5 Hz. Die afsnyfrekwensie,, fco, van die LPF is ingestel op 20 Hz, met behulp van die formule 1.75f ??, = fpeak. Die kapasitors moet gewoonlik baie klein wees, byvoorbeeld 100 μF.

f ?? = 1/2 ???

Verkry R = 80 Ω.

Stap 5: GreenPAK -ontwerpkomponent

Ons kan sien uit Figuur 8 GreenPAK bevat die komponente wat ons nodig het die ADC module, en Teller vir wagtyd.

In die ADC -module -afdeling kan PGA -wins die wins verminder of verhoog indien nodig. Die PGA -versterking het dieselfde funksie as die versterkingsweerstand in die SLG88104 -stroombaan.

Die uitsetdata wat deur die ADC verkry is, word op so 'n manier gerangskik deur tellerkalibrasie -data deur die waarde van die tellerdata by te voeg of te verminder. Ons kan dit instel volgens die hardeware wat ons geskep het en die gepaste gewig om te lewer. Vir hierdie demo kry ons die waarde van die tellerdata van 250 vir 60 kg.

Die toonbank vir wagtyd is CNT0. Tellerdata op CNT0 sal bepaal hoe lank die klankaanwyser sal wees. Ons kan hierdie waarde stel soos ons nodig het. Vir hierdie demo gebruik ons die datateller 3125 vir 0,5 s.

Ons gebruik LUT0 om te vergelyk met standaard EN -hekke, sodat as die presiese tyd van 0,5 s en die weeg meer as 60 kg is, dan die klankaanwyser sal klink.

Stap 6: Resultaat

Vir hierdie simulasie het ons twee toetse gedoen. Eerstens probeer ons om die effek van Resistor Gain op die insette wat later verwerk moet word, te ken, en kry ons die kalibrasiewaarde van die versterkingsweerstand wat die beste pas by die digitale skaal. Die tweede is om die ontwerp met SLG46140 te maak om die wins wat u wil behaal, te vervolmaak. Na die toets het ons gesoek na die hoogste punt van weerstandswaarde vir digitale skale om die vermoë van die geskepte versterkerkring en die vermoëns van die ontwikkelde digitale skale te maksimeer. Met hierdie ontwerp kry ons die hoogste versterkingsweerstandwaarde van ± 6,8 Ohm en die maksimum gewig wat gemeet word, is ± 60 kg. Dit is nogal ingewikkeld om die waarde van die versterkingsweerstand aan te pas, omdat die ontwerp ook die vereiste versterkingsweerstand baie beïnvloed. Vir die digitale skaal wat in hierdie voorbeeld gebruik word, was dit moeilik om 6,8 Ohm te oorskry in 'n poging om 'n hoër gewig te bereik.

Vanaf die tweede toets (met behulp van SLG46140 en sy funksies) kan die maksimum gewig wat u wil meet, bepaal word met behulp van die PGA -module wat die wins bepaal. Ons toets met 'n versterkingsinstelling x 0,25 en die klankaanwyser word geaktiveer met gewig> 60 kg. Op grond van die bogenoemde resultate, is die kalibrasie van digitale skaal funksioneel goed. Dit is baie handig om die versterker in te stel in vergelyking met handmatige hardeware -veranderinge. Ons vergelyk ook gunstig in grootte met 'n kontroleerder wat die versterkingskalibrasie van die versterker kan aanpas en ook 'n ADC -funksie het. Die ontwerpvoordele wat hier aangebied word, sluit in kleiner fisiese grootte, eenvoud, kragverbruik, prys en maklik aanpasbaar.

Afsluiting

Hierdie oorgewig -aanwyser wat die SLG46140 gebruik, is 'n ideale oplossing vir 'n vooraf ingestelde gewigaanwyser. Die Dialog Semiconductor GreenPAK -ontwerp hierbo word voltooi deur die SLG88104 te gebruik. Die laer vergelykende koste, klein oppervlakte, lae krag, sowel as die eenvoudige programmering van GreenPAK, laat dit uitstaan in vergelyking met 'n mikrobeheerderontwerp. Die Wheatstone -brug, differensiaalversterker en verstelbare versterkingsbeginsels is gedemonstreer. Hierdie ontwerpvoorbeeld kan ook uitgebrei word na ander Wheatstone -brugtoepassings, aangesien dit baie betroubaar is op instrumente met 'n baie lae weerstand.