Артық салмақ индикаторын қалай жасауға болады: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл қосымшаның негізгі мақсаты - объектінің салмағын өлшеу, содан кейін артық салмақ кезінде дабылмен көрсету. Жүйеге кіру жүктеме ұяшығынан келеді. Кіріс - дифференциалды күшейткішпен күшейтілген аналогты сигнал. Аналогтық сигнал ADC көмегімен цифрлық сигналға айналады. ADC оқу нәтижесінің мәні содан кейін ол жүктеменің қажетті шегін көрсететін етіп орнатылған белгілі бір мәнмен салыстырылады. Егер артық салмақ пайда болса, онда ескерту 1 Гц жиілікте қосылады. Бұл қосымшада біз салмақ сенсоры ретінде кернеу өлшегішті, дифференциалды күшейткіш ретінде SLG88104, ADC және сигналды кондиционерлеу ретінде SLG46140V қолданамыз. Жүйені қажетті жүктеме шегінен (60 кг) асатын жүктемені қолдану арқылы дәлелдеуге болады. Егер бұл жағдайда дабыл 1 Гц жиілікте болса, жүйенің функционалдығы дұрыс. GreenPAK ™ көмегімен жобалаудың басты артықшылықтары - бұл өнімнің кішігірім, арзан, қарапайым және оңай өңделуі. GreenPAK GreenPAK Designer -де қарапайым GUI интерфейсіне ие, бұл инженерлерге жаңа конструкцияларды тез және оңай енгізуге және өзгеретін дизайн талаптарына жауап беруге мүмкіндік береді. Егер біз оны әрі қарай дамытқымыз келсе, бұл шешім - тамаша таңдау. GreenPAK -ті қолдану бұл дизайнды өте қарапайым, жеңіл және оны көптеген қосымшаларда іске асыру үшін шағын ғана аумақты құрайды. GreenPAK -те ішкі тізбек ресурстары болғандықтан, бұл дизайнды қосымша IC -терді қоспай -ақ, қосымша мүмкіндіктермен жақсартуға болады. Бұл жүйенің функционалдығын тексеру үшін бізге GreenPAK модельдеу құралымен жасалған схеманы енгізу қажет.

GreenPAK чипі артық салмақ индикаторын басқару үшін қалай бағдарламаланғанын түсіну үшін қажет барлық қадамдарды ашыңыз. Алайда, егер сіз бағдарламалаудың нәтижесін алғыңыз келсе, GreenPAK бағдарламалық жасақтамасын жүктеп алып, аяқталған GreenPAK дизайн файлын қараңыз. GreenPAK әзірлеу жинағын компьютерге қосыңыз және артық салмақ индикаторын басқару үшін реттелетін IC құру үшін бағдарламаны басыңыз. Егер сіз тізбектің қалай жұмыс істейтінін білгіңіз келсе, төменде сипатталған қадамдарды орындаңыз.

1 -қадам: Дизайн әдісі

Бұл дизайнның негізгі идеясы - төмендегі диаграммада көрсетілгендей сандық шкала бойынша салмақты калибрлеуді жеңілдету. Бұл жүйенің қалай жұмыс істейтінін сипаттайтын төрт күй бар делік. Жүйеде салмақ сенсорының әдеттегі бөлімі бар (A), содан кейін аналогты сандық деректерге түрлендіреді. Сенсорлар әдетте өте төмен деңгейдегі аналогты мәндерді шығарады және оларды цифрлық сигналдарға түрлендіруден кейін оңай өңдеуге болады. Қолданылатын сигналда оқылатын сандық деректер болады. Сандық түрде алынған мәліметтерді қажетті сандық мәнге қайта өңдеуге болады (ауыр немесе жеңіл нысандар үшін). Соңғы мәннің күйін көрсету үшін біз дыбыстық сигналды қолданамыз, бірақ оны оңай өзгертуге болады. Дауыс индикаторы үшін белгілі жыпылықтауды қолдануға болады (Кешіктіру дыбыс индикаторы (B)). Бұл экспериментте біз Уитстоун көпірінің принципі бойынша қосылған төрт жүктеме ұяшығының сенсоры бар бар шкаланы қолдандық. Сандық таразыларда бар СКД -ге келер болсақ, ол бар шкалалармен жасалған мәнді тексеру үшін ғана қалады.

2 -қадам: Кері байланыс енгізу

Бұл жүйеге кіріс кері байланыс өте төмен кернеу түрінде аналогты сигнал беру үшін сенсормен алынған қысымнан келеді, бірақ оны әлі де салмақ шкаласы деректеріне өңдеуге болады. Цифрлық сканерлеу сенсорының ең қарапайым схемасы қарапайым резистордан жасалған, ол қарсылық мәнін қолданылатын салмаққа / қысымға қарай өзгерте алады. Сенсорлық тізбекті 2 -суреттен көруге болады.

Масштабтың әр бұрышына орналастырылған сенсорлар жалпы кірістің дәл мәндерін береді. Сенсор резисторларының негізгі компоненттерін әр сенсорды өлшеуге болатын көпірлерге жинауға болады. Бұл схема әдетте өзара байланысты төрт көзді қолданатын цифрлық схемаларда қолданылады. Біз эксперименттер үшін шкалаға енгізілген төрт сенсорды ғана қолданамыз, ал СКД мен контроллер сияқты осы масштабтағы алдын ала ендірілген жүйелер біздің дизайнды растау үшін ғана сақталады. Біз қолданған тізбектерді 3 -суреттен көруге болады.

Wheatstone көпірі әдетте өлшеу құралдарын калибрлеу үшін қолданылады. AWheatstone көпірінің артықшылығы-ол милли-ом диапазонында өте төмен мәндерді өлшей алады. Осыған байланысты, төмен қарсылық сенсорлары бар сандық таразылар өте сенімді бола алады. Біз формуланы және Уитстон көпірінің схемасын 4 -суреттен көре аламыз.

Кернеу өте аз болғандықтан, кернеуді контроллер оқуы үшін жеткілікті күшейтетін құралдарды күшейткіш қажет. Кіріс құралдарының күшейткішінен алынған кері кернеу контроллер оқи алатын кернеуге өңделеді (бұл конструкцияда 0 -ден 5 вольтке дейін). Біз SLG88104 тізбегіндегі күшейту резисторын орнату арқылы кірісті реттей аламыз. 5 -суретте SLG88104 схемасының шығыс кернеуін анықтау формуласы көрсетілген.

Бұл формуладан табыс қатынасы сипатталады. Егер кіріс резисторының мәні жоғарыласа, онда алынған кіріс төмен болады, ал кернеу резисторының мәні төмендегенде. Шығынның азаюы немесе өсуі шамалы болса да, шығыс реакциясы айтарлықтай айқын болады. Сандық таразылар кіріске сезімтал бола алады (шамалы салмақпен, мән күрт өзгереді) немесе керісінше, егер қосымша сезімталдық төмендеген болса. Мұны нәтиже бөлімінен көруге болады.

3 -қадам: бақылауды жоғарылату

Бұл аппараттық кірісті калибрлеу үдерісінен өткеннен кейін кірісті қайтадан басқара алатын дизайн (резисторды калибрлеу). Салмақ сенсоры бөлімінің (A) конструкциясынан, аспап күшейткішінен алынған деректер, пайданы оңай орнатуға болатындай етіп, деректерді қайта өңдеуге болады. Артықшылығы мынада, біз аппараттық резистордың өзгеруінен аулақ бола аламыз.

5 -суретте ADC модулімен аналогтық мән цифрлыққа ауыспас бұрын кірісті реттей алатын PGA бар. Біз SLG88104 схемасының Vout шығысынан кіріс анықтамасын береміз. PGA кірісі бізге қажет өлшемдерге сәйкес орнатылады. Біз біржолғы ADC режимінде x0.25 пайдасын қолданамыз. X0.25 -те кіріс соншалықты үлкен емес, сондықтан ADC түрлендіргіші 70 кг Arduino -мен қолданғандарға сәйкес салмақты жеткілікті үлкен немесе максималды түрде өлшей алады. Осыдан кейін біз ADC компараторы ретінде CNT2 есептегішімен деректерді салыстыруды қолданамыз, сондықтан дыбыстық индикатормен өзгерісті біле аламыз. Біз CNT2 мәнін калибрлеу арқылы салмақ> 60 кг болған кезде DCMP0 шығысы «1» болатындай етіп калибрлеуді жасаймыз. Дыбыс индикаторы блоктың кідіріс дыбыс индикаторы көмегімен алдын ала белгіленген жиілікте жанады, сондықтан уақыт 0,5 сек болғанда блок логикалық «1» болады. CNT0 есептегішінің деректерін орната алатын кідіріс 500 мс шығыс кезеңін реттейді.

4 -қадам: төмен өту сүзгісі

Дифференциалды күшейткіштің шығыс сигналын сүзгілеген жөн. Бұл кедергілерді болдырмауға көмектеседі және кең жолақты шуды азайтады. Төмен өту сүзгісі (LPF) қажет емес шуды азайтады. Бұл қарапайым өтпелі сүзгі тізбегі жүктемесі бар резистордан және жүктемеге параллель конденсатордан тұрады. Кейбір эксперименттер жиілік спектрін талдау кезінде шу компоненті 32,5-37,5 Гц өткізу жолағы бар диапазонды сүзгіде анықталатынын көрсетті. LFF шектеу жиілігі,, fco, 20 Гц мәніне 1.75f ??, = fpeak формуласын қолданып орнатылды. Әдетте конденсаторлар өте кішкентай болуы керек, мысалы 100 мкФ.

f ?? = 1/2 ???

Алынған R = 80 Ω.

5 -қадам: GreenPAK дизайн компоненті

8 -суреттен көре аламыз GreenPAK құрамында ADC модулі қажет компоненттер мен күту уақытына арналған есептегіш бар.

ADC модулі бөлімінде PGA кірісі қажет болған жағдайда кірісті төмендетуі немесе жоғарылатуы мүмкін. PGA утилитасы SLG88104 тізбегіндегі кіріс резисторымен бірдей функцияға ие.

ADC алған шығыс деректері есептегіш деректерінің мәнін қосу немесе азайту арқылы есептегіш калибрлеу деректерімен реттелген. Біз оны біз жасаған аппараттық құралға және шығарылатын сәйкес салмаққа сәйкес орната аламыз. Бұл демо үшін біз 60 кг үшін есептегіш деректерінің мәнін 250 аламыз және орнатамыз.

Күту уақытының есептегіші - CNT0. CNT0 туралы есептегіштер дыбыс индикаторының қанша уақыт қосылатынын анықтайды. Біз бұл мәнді қажет болған жағдайда орната аламыз. Бұл демо үшін біз 3125 деректер есептегішін 0,5 секунд ішінде қолданамыз.

Біз LUT0 стандартты қақпалармен салыстыру үшін пайдаланамыз, егер дәл уақыт 0,5 с және салмағы 60 кг -нан асса, онда Дыбыс индикаторы шығады.

6 -қадам: Нәтиже

Бұл модельдеу үшін біз екі тест жасадық. Біріншіден, біз резисторлық кірістің кейін өңделетін кіріске әсерін білуге тырысамыз және цифрлық шкалаға сәйкес келетін күшейткіш резисторының калибрлеу мәнін аламыз. Екіншісі - SLG46140 көмегімен дизайнды жасау, бұл сіз алғыңыз келетін пайданы жақсарту үшін. Сынақтан кейін біз күшейтілген тізбектің мүмкіндігін және дамыған цифрлық таразылардың мүмкіндіктерін барынша арттыру үшін цифрлық таразылар үшін резистор мәнінің ең жоғары нүктесін іздедік. Бұл конструкцияның көмегімен біз ең жоғары резистордың мәнін ± 6,8 Ом аламыз, ал максималды салмақ ± 60 кг құрайды. Күшейткіш резистордың мәнін реттеу өте қиын, себебі дизайн сонымен қатар қажетті кіріс резисторына қатты әсер етеді. Бұл мысалда қолданылатын цифрлық шкала үшін жоғары салмаққа жету үшін 6,8 Ом -нан асу қиын болды.

Сонымен қатар, екінші сынақтан бастап (SLG46140 және оның мүмкіндіктерін қолдана отырып), сіз өлшегіңіз келетін максималды салмақты пайданы орнататын PGA модулінің көмегімен орнатуға болады. Біз x 0,25 кіріс параметрімен тексереміз және дыбыс индикаторы> 60 кг салмақпен іске қосылады. Жоғарыда келтірілген нәтижелерге сүйене отырып, функционалды түрде цифрлық шкаланы калибрлеу жақсы жүреді. Бұл күшейткішті қондырғыларды қолмен өзгертуге қарағанда өте пайдалы. Біз сондай -ақ күшейткіштің кіріс калибрлеуін реттей алатын және ADC функциясына ие контроллермен өлшемді жақсы салыстырамыз. Мұнда ұсынылған дизайн артықшылықтары кішігірім физикалық өлшемді, қарапайымдылықты, қуатты тұтынуды, бағаны және оңай бапталуды қамтиды.

Қорытынды

SLG46140 көмегімен бұл артық салмақ индикаторы алдын ала орнатылған салмақ индикаторы үшін тамаша шешім болып табылады. Жоғарыдағы TheDialog Semiconductor GreenPAK дизайны SLG88104 көмегімен аяқталды. Төмен салыстырмалы құны, шағын ауданы, қуаты аз, GreenPAK бағдарламалаудың қарапайымдылығы микроконтроллер дизайнымен салыстырғанда бұл ерекшелікті көрсетеді. Wheatstone көпірі, дифференциалды күшейткіш және реттелетін пайда принциптері көрсетілді. Бұл дизайн үлгісі Wheatstone көпірінің басқа қосымшаларына да қолданылуы мүмкін, себебі ол өте төмен қарсыласу құралдарына өте сенімді.