Kaip nustatyti antsvorio indikatorių: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Pagrindinis šios programos tikslas yra išmatuoti objekto svorį, o tada signalizuoti, jei yra antsvoris. Sistemos įvestis gaunama iš apkrovos elemento. Įėjimas yra analoginis signalas, kurį sustiprina diferencialinis stiprintuvas. Analoginis signalas konvertuojamas į skaitmeninį signalą naudojant ADC. Tada ADC skaitymo rezultato vertė lyginama su tam tikra verte, kuri nustatyta taip, kad atspindėtų norimą apkrovos ribą. Jei atsiranda antsvoris, įspėjimas įsijungia 1 Hz dažniu. Šioje programos pastaboje mes naudosime įtempimo matuoklį kaip svorio jutiklį, SLG88104 kaip diferencinį stiprintuvą ir SLG46140V kaip ADC ir signalo kondicionavimą. Sistemą galima įrodyti taikant apkrovą, viršijančią norimą apkrovos ribą (60 kg). Sistemos funkcijos yra teisingos, jei esant tokioms sąlygoms aliarmas įjungtas 1 Hz dažniu. Pagrindiniai projektavimo naudojant „GreenPAK ™“pranašumai yra tai, kad produktas yra mažesnis, pigesnis, paprastesnis ir lengvai kuriamas. „GreenPAK“turi paprastą „GreenPAK Designer“GUI sąsają, leidžiančią inžinieriams greitai ir lengvai įgyvendinti naujus dizainus ir reaguoti į besikeičiančius dizaino reikalavimus. Jei norime jį toliau plėtoti, šis sprendimas yra puikus pasirinkimas. Naudojant „GreenPAK“, šis dizainas yra labai paprastas, lengvas ir užima tik nedidelį plotą, kad jį įgyvendintų daugelyje programų. Dėl „GreenPAK“turimų vidinių grandinių išteklių šį dizainą galima patobulinti naudojant daugiau funkcijų, nepridedant per daug papildomų IC. Norėdami patikrinti šios sistemos funkcionalumą, mums tereikia įdiegti grandinę, sukurtą naudojant „GreenPAK“modeliavimo įrankį.

Atraskite visus reikalingus veiksmus, kad suprastumėte, kaip „GreenPAK“lustas buvo užprogramuotas valdyti antsvorio indikatorių. Tačiau, jei norite gauti programavimo rezultatą, atsisiųskite „GreenPAK“programinę įrangą, kad peržiūrėtumėte jau užpildytą „GreenPAK“dizaino failą. Prijunkite „GreenPAK Development Kit“prie kompiuterio ir paspauskite programą, kad sukurtumėte pasirinktinį IC, kad galėtumėte valdyti antsvorio indikatorių. Jei norite suprasti, kaip veikia grandinė, atlikite toliau aprašytus veiksmus.

1 žingsnis: dizaino metodas

Pagrindinė šio dizaino idėja yra palengvinti svorio kalibravimą skaitmeninėje skalėje, kaip parodyta žemiau esančioje diagramoje. Tarkime, yra keturios būsenos, apibūdinančios šios sistemos veikimą. Sistema turi tipišką svorio jutiklio sekciją (A), o tada konvertuoja analoginius į skaitmeninius duomenis. Jutikliai paprastai sukuria labai žemo lygio analogines vertes ir gali būti lengviau apdorojami po konvertavimo į skaitmeninius signalus. Naudojamas signalas turės skaitomus skaitmeninius duomenis. Skaitmeniniu būdu gautus duomenis galima perdirbti į norimą skaitmeninę vertę (sunkiems ar lengviems objektams). Norėdami nurodyti galutinės vertės būseną, naudojame garsinį signalą, tačiau jį galima lengvai pakeisti. Balso indikatoriui galima naudoti gerai žinomą mirksėjimą (uždelsto garso indikatorius (B)). Šiame eksperimente mes panaudojome esamą skalę su keturiais apkrovos elementų jutikliais, prijungtais naudojant Wheatstone tilto principą. Kalbant apie skystųjų kristalų ekraną, jau esantį skaitmeninėse svarstyklėse, jis paliekamas tik esamoms svarstyklėms sukurtos vertės patvirtinimui.

2 veiksmas: grįžtamojo ryšio įvestis

Šios sistemos įvesties grįžtamasis ryšys gaunamas iš jutiklio gauto slėgio, kad būtų gaunamas analoginis signalas labai žemos įtampos pavidalu, tačiau jis vis tiek gali būti apdorotas į svorio svarstyklių duomenis. Paprasčiausia skaitmeninio nuskaitymo jutiklio grandinė pagaminta iš paprasto rezistoriaus, kuris gali pakeisti savo varžos vertę pagal taikomą svorį / slėgį. Jutiklio grandinę galima pamatyti 2 paveiksle.

Jutikliai, esantys kiekviename skalės kampe, pateiks tikslias viso įvesties vertes. Pagrindinius jutiklių rezistorių komponentus galima sujungti į tiltus, kuriais galima išmatuoti kiekvieną jutiklį. Ši grandinė dažniausiai naudojama skaitmeninėse grandinėse, kuriose naudojami keturi tarpusavyje susiję šaltiniai. Savo eksperimentams naudojame tik keturis skalėje įterptus jutiklius, o iš anksto įterptos šios skalės sistemos, tokios kaip skystųjų kristalų ekranas ir valdiklis, saugomos tik mūsų dizainui patvirtinti. Mūsų naudojamas grandines galima pamatyti 3 paveiksle.

„Wheatstone“tiltas paprastai naudojamas matavimo prietaisams kalibruoti. „Wheatstone“tilto privalumai yra tai, kad jis gali išmatuoti labai mažas reikšmes miliamų diapazone. Dėl šios priežasties skaitmeninės svarstyklės su gana mažo pasipriešinimo jutikliais gali būti labai patikimos. 4 paveiksle matome formulę ir Wheatstone tilto grandinę.

Kadangi įtampa yra tokia maža, mums reikia prietaisų stiprintuvo, kad įtampa būtų pakankamai sustiprinta, kad ją galėtų nuskaityti valdiklis. Grįžtamoji įtampa, gauta iš įvesties prietaisų stiprintuvo, apdorojama į įtampą, kurią gali nuskaityti valdiklis (nuo 0 iki 5 voltų šioje konstrukcijoje). Mes galime tinkamai sureguliuoti stiprinimą, nustatydami stiprinimo rezistorių SLG88104 grandinėje. 5 paveiksle parodyta formulė, skirta nustatyti naudojamos SLG88104 grandinės išėjimo įtampą.

Pagal šią formulę aprašomas pelno santykis. Jei padidinimo rezistoriaus vertė padidinama, gautas padidėjimas bus mažesnis ir atvirkščiai, jei padidėjimo rezistoriaus vertė sumažės. Išvesties atsakas bus gana paryškintas, net jei vertė padidės arba sumažės nedaug. Skaitmeninės svarstyklės gali tapti jautresnės įvedimui (tik su nedideliu svoriu reikšmė labai pasikeičia) arba atvirkščiai, jei sumažėja papildomas jautrumas. Tai galima pamatyti rezultatų skiltyje.

3 žingsnis: valdymo stiprinimas

Tai konstrukcija, kuri gali vėl kontroliuoti stiprinimą, atlikus aparatinės įrangos stiprinimo kalibravimo procesą (stiprinimo rezistoriaus kalibravimas). Iš svorio jutiklio sekcijos (A) konstrukcijos, kai duomenys, gauti iš prietaiso stiprintuvo, duomenys gali būti vėl apdorojami, kad būtų lengviau nustatyti padidėjimą. Privalumas yra tai, kad galime išvengti aparatinės įrangos stiprinimo rezistoriaus pakeitimo.

5 paveiksle, naudojant ADC modulį, yra PGA, kuris gali sureguliuoti stiprinimą prieš analoginės vertės pakeitimą į skaitmeninę. Pateikiame įvesties nuorodą iš SLG88104 grandinės Vout išvesties. PGA stiprinimas bus nustatytas taip, kad atitiktų mums reikalingus matavimus. Mes naudojame x0.25 stiprinimą su vienpusiu ADC režimu. Naudojant x0.25, padidėjimas nėra toks didelis, kad ADC keitiklio įvestis galėtų išmatuoti pakankamai didelį ar maksimalų svorį pagal tai, ką bandėme naudojant „Arduino“, kuris yra 70 kg. Po to kaip ADC palyginimą naudojame palyginimo duomenis su CNT2 skaitikliu, kad galėtume sužinoti pasikeitimą naudodami garso indikatorių. Triukas yra lygintuvas, kurį atliekame kalibruodami pakeisdami CNT2 vertę taip, kad kai svoris> 60 kg, tada DCMP0 išėjimas yra „1“. Garso indikatorius užsidegs iš anksto nustatytu dažniu, naudojant bloko uždelsimo garso indikatorių, kad blokas būtų loginis „1“, kai laikas yra 0,5 s. Vėlavimas, kuriuo galime nustatyti CNT0 skaitiklio duomenis, sureguliuoja 500 ms išvesties laikotarpį.

4 žingsnis: žemo dažnio filtras

Pageidautina filtruoti diferencinio stiprintuvo išėjimo signalą. Tai padeda atmesti trukdžius ir sumažina plačiajuosčio ryšio triukšmą. Įdiegtas žemo dažnio filtras (LPF) sumažina nereikalingą triukšmą. Ši paprasta žemo dažnio filtro grandinė susideda iš nuoseklaus rezistoriaus su apkrova ir kondensatoriaus lygiagrečiai su apkrova. Kai kurie eksperimentai parodė, kad dažnių spektro analizės metu triukšmo komponentas buvo aptinkamas pralaidumo filtre, kurio pralaidumas yra 32,5–37,5 Hz. LPF ribinis dažnis, fco, buvo nustatytas į 20 Hz, naudojant formulę 1.75f ??, = fpeak. Paprastai kondensatoriai turėtų būti labai maži, pavyzdžiui, 100 μF.

f ?? = 1/2 ???

Gautas R = 80 Ω.

5 žingsnis: „GreenPAK“dizaino komponentas

Mes matome iš 8 paveikslo „GreenPAK“yra komponentai, kurių mums reikia ADC moduliui, ir skaitiklis laukimo laikui.

ADC modulio skyriuje PGA stiprinimas gali sumažinti arba padidinti, jei reikia. PGA stiprinimas turi tą pačią funkciją kaip ir stiprinimo rezistorius SLG88104 grandinėje.

Išvesties duomenys, gauti ADC, išdėstyti tokiu būdu pagal skaitiklio kalibravimo duomenis, pridedant arba sumažinant skaitiklio duomenų vertę. Mes galime jį nustatyti pagal mūsų sukurtą aparatinę įrangą ir atitinkamą išvesties svorį. Šiai demonstracijai gauname ir nustatome 250 skaitiklio duomenų reikšmę 60 kg.

Laukimo laiko skaitiklis yra CNT0. Skaitiklių duomenys CNT0 lems, kiek laiko veiks garso indikatorius. Šią vertę galime nustatyti taip, kaip mums reikia. Šiai demonstracijai mes naudojame duomenų skaitiklį 3125 0,5 s.

Mes naudojame LUT0, kad palygintume su standartiniais AND vartais, kad jei tikslus laikas 0,5 s ir svoris viršytų 60 kg, skambėtų garso indikatorius.

6 žingsnis: rezultatas

Šiam modeliavimui atlikome du testus. Pirma, mes stengiamės sužinoti rezistoriaus stiprinimo poveikį įėjimui, kuris vėliau buvo apdorotas, ir gauti stiprinimo rezistoriaus kalibravimo vertę, kuri geriausiai atitinka sukurtą skaitmeninę skalę. Antrasis - sukurti dizainą naudojant SLG46140, kad būtų galima pasiekti norimą pelną. Po bandymo mes ieškojome aukščiausio rezistoriaus vertės taško skaitmeninėms svarstyklėms, kad maksimaliai padidintume sukurtos stiprintuvo grandinės galimybes ir sukurtų skaitmeninių svarstyklių galimybes. Su šia konstrukcija gauname didžiausią padidėjimo rezistoriaus vertę ± 6,8 omų, o didžiausias išmatuotas svoris yra ± 60 kg. Pakoreguoti rezistoriaus vertę yra gana sudėtinga, nes dizainas taip pat labai veikia reikiamą stiprinimo rezistorių. Šiame pavyzdyje naudojamai skaitmeninei svarstyklėms buvo sunku viršyti 6,8 omų, bandant pasiekti didesnį svorį.

Be to, iš antrojo bandymo (naudojant SLG46140 ir jo funkcijas) maksimalų norimą matuoti svorį galima nustatyti naudojant PGA modulį, kuris nustato padidėjimą. Mes bandome su stiprinimo nustatymu x 0,25, o garso indikatorius suveikia, kai svoris> 60 kg. Remiantis aukščiau pateiktais rezultatais, funkciškai skaitmeninės skalės kalibravimas puikiai tinka. Tai labai naudinga nustatant stiprintuvą, palyginti su rankiniu aparatūros pakeitimu. Mes taip pat palyginame savo dydį su valdikliu, kuris gali reguliuoti stiprintuvo stiprinimo kalibravimą ir turi ADC funkciją. Čia pateikti dizaino pranašumai yra mažesnis fizinis dydis, paprastumas, energijos suvartojimas, kaina ir lengvai pritaikomi.

Išvada

Šis antsvorio indikatorius naudojant SLG46140 yra idealus sprendimas iš anksto nustatytam svorio indikatoriui. Aukščiau pateiktas „Dialog Semiconductor GreenPAK“dizainas užbaigtas naudojant SLG88104. Mažesnės lyginamosios išlaidos, mažas plotas, maža galia ir paprastas „GreenPAK“programavimas leidžia tai išskirti, palyginti su mikrovaldiklio konstrukcija. Buvo parodytas „Wheatstone“tiltas, diferencialinis stiprintuvas ir reguliuojamo stiprinimo principai. Šis dizaino pavyzdys taip pat gali būti išplėstas kitoms „Wheatstone“tilto programoms, nes jis yra labai patikimas naudojant labai mažo atsparumo prietaisus.