Mjerenje težine s mjernom ćelijom: 9 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-13 06:57

Ovaj članak će govoriti o tome kako postaviti, riješiti probleme i preurediti krug za mjerenje težine ispod 1 kg.

ARD2-2151 košta 9,50 € i može se kupiti na:

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

Šta je korišćeno:

-A 1KG mjerna ćelija (ARD2-2151)

-dva op pojačala

-An Arduino

Korak 1: O ćeliji za učitavanje

Ima vrlo mali izlaz i stoga ga je potrebno pojačati instrumentalnim pojačalom (za ovaj sistem je korišteno ukupno pojačanje 500)

Za napajanje ćelije opterećenja koristi se istosmjerni izvor od 12 V.

radi na temperaturama od -20 stepeni Celzijusa do 60 stepeni Celzijusa, što ga čini neupotrebljivim za projekat koji smo imali na umu.

Korak 2: Izgradnja kruga

Merna ćelija ima ulaz od 12 V, a izlaz će biti povezan sa instrumentacijskim pojačalom kako bi se povećao izlaz.

Merna ćelija ima dva izlaza, minus i pozitivan izlaz, čija će razlika biti proporcionalna težini.

Za pojačala je potrebna veza +15V i -15V.

Izlaz pojačala je spojen na Arduino kojem je potrebna 5V veza, gdje će se analogne vrijednosti očitavati i ponovo skalirati na težinski izlaz.

Korak 3: Diferencijalno op-pojačalo

Diferencijalno pojačalo koristi se za pojačavanje razlike izlaznog plus i minus napona iz mjerne ćelije.

dobitak je određen sa R2/R

R mora biti najmanje 50K ohma jer je izlazna impedancija mjerne ćelije 1k, a dva otpornika od 50k dali bi grešku od 1%, što je iznimka

izlazni rasponi su od 0 do 120 mV, ovo je premalo i potrebno ga je pojačati, moglo bi se koristiti veće pojačanje na diferencijalnom pojačalu ili dodati neinvertirajuće pojačalo

Korak 4: Pojačajte pojačalo

Koristi se neinvertirajuće pojačalo jer diferencijalno pojačalo daje samo 120mV

analogni ulaz na arduino kreće se od 0 do 5v pa će naš dobitak biti oko 40 kako bismo se što više približili tom rasponu jer bi to povećalo osjetljivost našeg sistema.

dobitak je određen sa R2/R1

Korak 5: Rješavanje problema

Napajanje od 15V za op-pojačalo, 10V za ćeliju opterećenja i 5V za Arduino moraju imati zajedničko uzemljenje.

(sve vrijednosti 0v moraju biti povezane zajedno.)

Voltmetar se može koristiti kako bi se osiguralo da napon padne nakon svakog otpornika kako bi se osiguralo da nema kratkih spojeva.

Ako su rezultati različiti i nedosljedni, upotrijebljene žice mogu se testirati pomoću voltmetra za mjerenje otpora žice, ako otpor kaže "izvan mreže", to znači da postoji beskonačan otpor i da žica ima prekinuti krug i ne može se koristiti. Žice trebaju biti manje od 10 ohma.

otpornici imaju toleranciju, što znači da mogu imati grešku, vrijednosti otpora mogu se provjeriti voltmetrom ako se otpornik ukloni iz kola.

manji otpornici se mogu dodati serijski ili paralelno kako bi se dobile idealne vrijednosti otpora.

Rserije = r1+r2

1/R paralelno = 1/r1 + 1/r2

Korak 6: Rezultati iz svakog koraka

Izlaz iz mjerne ćelije je vrlo mali i treba je pojačati.

Mali izlaz znači da je sistem sklon smetnjama.

Naš sistem je dizajniran oko težina koje smo imali na raspolaganju, a to je bilo 500 g, otpor pojačanja pojačala je obrnuto proporcionalan rasponu našeg sistema

Korak 7: Arduino rezultati

Odnos u ovim rezultatima je linearan i daje nam formulu za pronalaženje vrijednosti y (DU iz Arduina) za datu vrijednost x (ulazna težina).

Ova formula i izlaz bit će dati arduinu za izračunavanje izlazne težine za mjernu ćeliju.

Pojačalo ima pomak od 300DU, to bi se moglo ukloniti umetanjem uravnoteženog mosta od pšeničnog kamena prije nego što se pojača napon mjerne ćelije. što bi kolu dalo veću osjetljivost.

Korak 8: Kodirajte

Kôd korišten u ovom eksperimentu je priložen gore.

Da biste odlučili koji pin treba koristiti za očitavanje težine:

pinMode (A0, INPUT);

Osetljivost (x-koeficijent u excelu) i pomak (konstanta u excel jednačini) deklariraju se:

Svaki put pri postavljanju sistema pomak treba ažurirati na trenutni DU na 0 g

float offset = 309,71; osjetljivost plovka = 1,5262;

tada se excel formula primjenjuje na analogni ulaz

i odštampana na serijskom monitoru

Korak 9: Uporedite krajnji izlaz sa ulazom

Konačni rezultat dobiven iz Arduina precizno je izračunao izlaznu težinu.

Prosječna greška od 1%

Ova greška je uzrokovana različitim očitanjem DU pri istoj težini pri ponavljanju testa.

Ovaj sistem nije prikladan za upotrebu u našem projektu zbog ograničenja temperaturnog raspona.

Ovo bi kolo radilo za težine do 500g, jer je 5v maksimalna vrijednost u arduinu, ako se otpor pojačanja prepolovi, sistem bi radio do 1 kg.

Sistem ima veliki pomak, ali je i dalje tačan i primjećuje promjene od 0,4 g.