Yük Hücresi ile Ağırlık Ölçümü: 9 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bu gönderi, 1 kg'ın altındaki ağırlıkları ölçmek için bir devrenin nasıl kurulacağını, sorun giderileceğini ve yeniden düzenleneceğini ele alacaktır.

Bir ARD2-2151'in fiyatı 9,50 Euro'dur ve şu adresten satın alınabilir:

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

Ne kullanıldı:

-A 1Kg Yük Hücresi (ARD2-2151)

- iki op amplifikatör

-Bir Arduino

Adım 1: Yük Hücresi Hakkında

Çok küçük bir çıkışa sahiptir ve bu nedenle enstrümantal bir amplifikatör ile yükseltilmesi gerekir (bu sistem için toplam 500 kazanç kullanılmıştır)

Yük hücresine güç sağlamak için 12V'luk bir DC kaynağı kullanılır.

-20 santigrat derece ile 60 santigrat derece arasındaki sıcaklıklarda çalışır, bu da onu aklımızdaki proje için kullanılamaz hale getirir.

Adım 2: Devreyi Kurmak

Yük hücresinin bir 12V girişi vardır ve çıkışı artırmak için çıkış bir enstrümantasyon amplifikatörüne bağlanacaktır.

Yük hücresinin eksi ve artı olmak üzere iki çıkışı vardır, bunların farkı ağırlıkla orantılı olacaktır.

Amplifikatörler +15V ve -15V bağlantı gerektirir.

Amplifikatörün çıkışı, analog değerlerin okunacağı ve bir ağırlık çıkışına yeniden ölçekleneceği 5V bağlantıya ihtiyaç duyan bir Arduino'ya bağlanır.

3. Adım: Diferansiyel Op-amp

Yük hücresinden gelen artı ve eksi voltaj çıkışının farkını yükseltmek için bir diferansiyel yükselteç kullanılır.

kazanç R2/R tarafından belirlenir

Yük hücresinin çıkış empedansı 1k olduğundan ve iki 50k direnç, istisnai olan %1'lik bir hata vereceğinden, R'nin en az 50K ohm olması gerekir.

çıkış 0 ila 120 mV arasında değişir, bu çok küçüktür ve daha fazla yükseltilmesi gerekir, diferansiyel amplifikatörde daha büyük bir kazanç kullanılabilir veya ters çevirmeyen bir amplifikatör eklenebilir

Adım 4: Amp Kazanç

Diferansiyel amplifikatörü yalnızca 120mV çıkış verdiği için ters çevirmeyen bir amplifikatör kullanılır

arduino'nun analog girişi 0 ila 5v arasındadır, bu nedenle bu aralığa mümkün olduğunca yaklaşmak için kazancımız 40 civarında olacaktır, çünkü bu, sistemimizin hassasiyetini artıracaktır.

kazanç R2/R1 tarafından belirlenir

Adım 5: Sorun Giderme

Op-amp'e 15V, Yük hücresine 10V ve Arduino'ya 5V besleme ortak bir zemine sahip olmalıdır.

(tüm 0v değerlerinin birbirine bağlanması gerekir.)

Kısa devre olmadığından emin olmak için her dirençten sonra voltajın düştüğünden emin olmak için bir Voltmetre kullanılabilir.

Sonuçlar değişken ve tutarsızsa, kullanılan teller, telin direncini ölçmek için voltmetre kullanılarak test edilebilir, direnç "çevrimdışı" diyorsa, sonsuz direnç olduğu ve telin açık devre olduğu ve kullanılamayacağı anlamına gelir. Kablolar 10 ohm'dan az olmalıdır.

dirençlerin bir toleransı vardır, yani hata yapabilirler, direnç devreden çıkarılırsa direnç değerleri voltmetre ile kontrol edilebilir.

ideal direnç değerleri elde etmek için daha küçük dirençler seri veya paralel olarak eklenebilir.

Rserisi=r1+r2

1/Rparalel =1/r1 + 1/r2

Adım 6: Her Adımın Sonuçları

Yük hücresinden gelen çıktı çok küçüktür ve yükseltilmesi gerekir.

Küçük çıktı, sistemin girişime açık olduğu anlamına gelir.

Sistemimiz elimizdeki 500g ağırlıklara göre tasarlandı.

kazanç amplifikatörünün kazanç direnci, sistemimizin aralığı ile ters orantılıdır

Adım 7: Arduino Sonuçları

Bu sonuçlardaki ilişki doğrusaldır ve belirli bir x değeri (giriş ağırlığı) için bir y değeri (Arduino'dan DU) bulmak için bize bir formül verir.

Bu formül ve çıktısı, yük hücresi için ağırlık çıktısını hesaplamak için arduinoya verilecektir.

Amplifikatör 300DU'luk bir ofset değerine sahiptir, bu, yük hücresi voltajı yükseltilmeden önce dengeli bir buğday taşı köprüsü eklenerek kaldırılabilir. bu da devreye daha fazla hassasiyet sağlayacaktır.

Adım 8: Kod

Bu deneyde kullanılan kod yukarıda eklenmiştir.

Ağırlığı okumak için hangi pimin kullanılması gerektiğine karar vermek için:

pinMode (A0, GİRİŞ);

Duyarlılık (excel'de x katsayısı) ve ofset (excel eqn'deki sabit) bildirilir:

Sistem her kurulduğunda, ofset 0g'de mevcut DU'ya güncellenmelidir.

kayan nokta kayması = 309.71; kayan nokta duyarlılığı=1.5262;

excel formülü daha sonra analog girişe uygulanır

ve seri monitöre yazdırılır

Adım 9: Son Çıktının Girdiyle Karşılaştırılması

Arduino'dan verilen son çıktı, çıktı ağırlığını doğru bir şekilde hesapladı.

%1 ortalama hata

Bu hata, test tekrarlandığında aynı ağırlıkta farklı DU okumalarından kaynaklanır.

Bu sistem, sıcaklık aralığı sınırlamaları nedeniyle projemizde kullanıma uygun değildir.

Bu devre 500g'a kadar olan ağırlıklar için çalışır, çünkü 5v arduino'daki maksimum değerdir, eğer kazanç direnci yarıya indirilirse sistem 1kg'a kadar çalışır.

Sistemin büyük bir ofseti vardır ancak yine de doğrudur ve 0.4g'lik değişiklikleri fark eder.