Paano Gumawa ng isang Overweight Indikator: 6 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang pangunahing layunin ng application na ito ay upang masukat ang bigat ng isang bagay pagkatapos ay ipahiwatig sa isang tunog ng alarma sa kaso ng sobrang timbang. Ang pag-input ng system ay nagmula sa isang cell ng pag-load. Ang input ay isang analog signal na pinalaki ng isang kaugalian na amplifier. Ang analog signal ay na-convert sa isang digital signal gamit ang isang ADC. Ang halaga ng resulta ng pagbabasa ng ADC ay ihinahambing sa isang tiyak na halagang itinakda upang kumatawan ito sa nais na limitasyon ng pag-load. Kung ang isang sobrang timbang ay nangyayari, pagkatapos ang alerto ay bubukas sa dalas ng 1 Hz. Sa tala ng app na ito, gagamit kami ng isang gauge ng pagsukat bilang sensor ng timbang, SLG88104 bilang kaugaliang amplifier, at SLG46140V bilang ADC at signal conditioning. Maaaring mapatunayan ang system sa pamamagitan ng paglalapat ng isang pagkarga na lumalagpas sa nais na limitasyon ng pag-load (60 Kg). Ang pagpapaandar ng system ay tama kung sa kondisyong iyon ang alarma ay nakabukas sa dalas ng 1 Hz. Ang pangunahing mga bentahe ng pagdidisenyo sa GreenPAK ™ ay ang produkto na mas maliit, mas mababang gastos, mas simple, at madaling mabuo. Ang GreenPAK ay may isang simpleng interface ng GUI sa GreenPAK Designer, na pinapayagan ang mga inhinyero na mabilis at madaling magpatupad ng mga bagong disenyo at tumugon sa pagbabago ng mga kinakailangan sa disenyo. Kung nais naming paunlarin ito nang higit pa, ang solusyon na ito ay isang mahusay na pagpipilian. Ginagawa ng paggamit ng GreenPAK ang disenyo na ito na napaka-simple, magaan ang timbang, at isang maliit na lugar lamang ang sinakop upang ipatupad ito sa karamihan ng mga application. Dahil sa mga mapagkukunang panloob na circuit na magagamit sa loob ng GreenPAK, ang disenyo na ito ay maaaring mapahusay na may higit pang mga tampok nang hindi na kinakailangang magdagdag ng masyadong maraming mga karagdagang IC. Upang mapatunayan ang pag-andar ng sistemang ito, kailangan lamang namin ipatupad ang circuit na dinisenyo gamit ang tool na simulasyon ng GreenPAK.

Tuklasin ang lahat ng mga kinakailangang hakbang upang maunawaan kung paano naka-program ang chip ng GreenPAK upang makontrol ang Overweight Indikator. Gayunpaman, kung nais mo lamang makuha ang resulta ng pag-program, mag-download ng GreenPAK software upang matingnan ang natapos na GreenPAK Design File. I-plug ang GreenPAK Development Kit sa iyong computer at pindutin ang programa upang lumikha ng pasadyang IC upang makontrol ang iyong Overweight Indikator. Sundin ang mga hakbang na inilarawan sa ibaba kung interesado kang maunawaan kung paano gumagana ang circuit.

Hakbang 1: Diskarte sa Disenyo

Ang isang pangunahing ideya ng disenyo na ito ay upang mapadali ang pagkakalibrate ng timbang sa isang digital scale, tulad ng nakalarawan sa diagram sa ibaba. Ipagpalagay na mayroong apat na estado upang ilarawan kung paano gumagana ang sistemang ito. Ang sistema ay may isang tipikal na Seksyon ng Timbang ng Sensor (A), at pagkatapos ay gumagawa ng isang pag-convert ng Analog sa Digital data. Karaniwang bumubuo ang mga sensor ng napakababang antas ng mga halagang analog at maaaring maproseso nang mas madali pagkatapos ng pag-convert sa mga digital signal. Ang signal na gagamitin ay maaaring may mabasa na digital data. Ang data na nakuha sa digital form ay maaaring muling maproseso sa nais na digital na halaga (para sa mabibigat o magaan na mga bagay). Upang ipahiwatig ang estado ng panghuling halaga, gumagamit kami ng isang buzzer, ngunit madali itong mababago. Para sa isang tagapagpahiwatig ng boses, maaaring gumamit ang isang kilalang blink (Delay Sound Indicator (B)). Sa eksperimentong ito ginamit namin ang isang mayroon nang sukatan na mayroong apat na mga sensor ng load cell na konektado gamit ang prinsipyo ng tulay ng Wheatstone. Tulad ng para sa LCD na nasa mga digital na kaliskis, iniiwan lamang ito para sa pagpapatunay ng halagang nabuo sa mga mayroon nang kaliskis.

Hakbang 2: Input ng feedback

Ang input ng feedback para sa sistemang ito ay nagmula sa presyon na nakuha ng sensor upang magbigay ng isang analog signal sa anyo ng isang napakababang boltahe ngunit maaari pa ring maproseso sa data ng mga antas ng timbang. Ang pinakasimpleng circuit ng digital scanner sensor ay ginawa mula sa isang simpleng resistor na maaaring baguhin ang halaga ng paglaban nito alinsunod sa bigat / presyon na inilapat. Ang sensor circuit ay makikita sa Larawan 2.

Ang mga sensor na inilalagay sa bawat sulok ng sukat ay magbibigay ng tumpak na mga halaga para sa kabuuang input. Ang mga pangunahing bahagi ng resistors ng sensor ay maaaring tipunin sa mga tulay na maaaring magamit upang masukat ang bawat sensor. Ang circuit na ito ay karaniwang ginagamit sa mga digital na circuit na gumagamit ng apat na mapagkukunan na magkakasama. Ginagamit lamang namin ang apat na mga sensor na naka-embed sa isang sukat para sa aming mga eksperimento, at ang mga paunang naka-embed na system sa sukatang ito tulad ng LCD at ang controller ay itinatago lamang para sa pagpapatunay ng aming disenyo. Ang mga circuit na ginamit namin ay makikita sa Larawan 3.

Karaniwang ginagamit ang isang tulay ng Wheatstone para sa pag-calibrate ng mga instrumento sa pagsukat. Ang mga pakinabang ng aWheatstone bridge ay maaari itong sukatin ang napakababang halaga sa saklaw ng milli-ohm. Dahil dito, ang mga digital na antas na may mababang mababang sensor ng paglaban ay maaaring maging napaka maaasahan. Maaari naming makita ang formula at Wheatstone bridge circuit sa Larawan 4.

Dahil ang boltahe ay napakaliit kailangan namin ng isang instrumentation amplifier upang ang boltahe ay pinalakas na sapat na mabasa ng isang controller. Ang boltahe ng feedback na nakuha mula sa input instrumentation amplifier ay naproseso sa isang boltahe na maaaring mabasa ng controller (0 hanggang 5 volts sa disenyo na ito). Maaari naming maayos na ayusin ang nakuha sa pamamagitan ng pagtatakda ng resistor ng nakuha sa SLG88104 circuit. Ipinapakita ng Larawan 5 ang formula upang matukoy ang output boltahe ng SLG88104 circuit na ginamit.

Mula sa pormulang ito, inilalarawan ang ugnayan sa pagkakaroon. Kung ang halaga ng gain resistor ay tumaas, kung gayon ang nakuha na nakuha ay magiging mas mababa, at kabaliktaran kung ang halaga ng resistor na nakuha ay nabawasan. Ang tugon sa output ay lubos na bibigyang diin kahit na ang pagtaas o pagbaba ng halaga ay maliit. Ang mga digital na antas ay maaaring maging mas sensitibo sa pag-input (na may kaunting timbang lamang, ang halaga ay may pagbabago nang kapansin-pansing), o kabaligtaran kung ang idinagdag na pagiging sensitibo ay bumababa. Makikita ito sa seksyon ng resulta.

Hakbang 3: Makontrol ang Pagkuha

Ito ay isang disenyo na maaaring makontrol muli ang nakuha pagkatapos dumaan sa proseso ng pagkakalibrate ng hardware na makuha (makakuha ng pagkakalibrate ng risistor). Mula sa disenyo ng seksyon ng timbang na sensor (A), kapag ang data na nakuha mula sa amplifier ng instrumento, maaaring maproseso muli ang data upang ang pakinabang ay mas madaling maitakda. Ang kalamangan ay maiiwasan natin ang isang pagbabago ng resistor na makakuha ng resistor.

Sa Larawan 5, kasama ang module ng ADC mayroong isang PGA na maaaring ayusin ang nakuha bago ang analog na halaga ay binago sa digital. Ibinibigay namin ang sanggunian sa pag-input mula sa output ng Vout ng SLG88104 circuit. Ang pakinabang ng PGA ay maitatakda sa isang paraan ayon sa mga sukat na kailangan namin. Gumagamit kami ng x0.25 na nakuha sa solong-natapos na mode ng ADC. Sa x0.25 ang nakuha ay hindi napakalaki na ang input na nakuha ng converter ng ADC ay maaaring masukat ang bigat ng sapat na malaki o pinakamataas ayon sa sinubukan naming gamitin ang Arduino na 70 Kg. Pagkatapos nito, ginagamit namin ang Ihambing ang data sa counter ng CNT2 bilang kumpare ng ADC, upang malaman namin ang pagbabago gamit ang tagapagpahiwatig ng tunog. Ang trick ay ang kumpare na ginagawa namin sa pamamagitan ng pagbabago ng pagkakalibrate ng halaga ng CNT2 upang kapag ang bigat> 60 kg, pagkatapos ang Output ng DCMP0 ay "1". Ang tagapagpahiwatig ng Sound ay magpapasindi sa isang paunang natukoy na dalas gamit ang block delay sound tagapagpahiwatig upang ang block ay magiging lohika na "1" kapag ang oras ay 0.5 s. Ang pagkaantala ay maitatakda namin ang data ng counter ng CNT0 na ayusin ang panahon ng output na 500 ms.

Hakbang 4: Mababang Pass Filter

Mas mabuti na i-filter ang kaugalian ng signal ng output ng amplifier. Nakatutulong ito upang tanggihan ang pagkagambala at mabawasan ang ingay ng wideband. Ang low pass filter (LPF) na ipinatupad binabawasan ang hindi kinakailangang ingay. Ang simpleng low-pass filter circuit na ito ay binubuo ng isang risistor sa serye na may isang pagkarga, at isang kapasitor na kahanay ng karga. Ipinakita ng ilang mga eksperimento na ang bahagi ng ingay ay napapansin sa band-pass filter na mayroong 32.5- 37.5 Hz passband habang pinag-aaralan ang frequency spectrum. Ang dalas ng cutoff,, fco, ng LPF ay itinakda sa 20 Hz, sa pamamagitan ng paggamit ng formula na 1.75f ??, = fpeak. Karaniwan, ang mga capacitor ay dapat na napakaliit, halimbawa 100 μF.

f ?? = 1/2 ???

Nakuha ang R = 80 Ω.

Hakbang 5: Component ng Disenyo ng GreenPAK

Maaari nating makita mula sa Larawan 8 Ang GreenPAK ay naglalaman ng mga sangkap na kailangan namin ng module ng ADC, at Counter para sa oras ng paghihintay.

Sa seksyon ng ADC Module, ang pagkuha ng PGA ay maaaring bawasan o dagdagan ang nakuha kung kinakailangan. Ang PGA ay mayroong parehong pag-andar bilang gain resistor sa SLG88104 circuit.

Ang data ng output na nakuha ng ADC, nakaayos sa isang paraan sa pamamagitan ng counter na pagkakalibrate ng data sa pamamagitan ng pagdaragdag ng pagbawas ng halaga ng counter data. Maaari naming itakda ito alinsunod sa hardware na nilikha namin at ang naaangkop na bigat upang maging output. Para sa demo na ito nakukuha namin at itinatakda ang halaga ng counter data na 250 para sa 60 kg.

Ang Counter para sa oras ng paghihintay ay CNT0. Tutukoy ng data ng counter sa CNT0 kung gaano katagal ang soundindicator. Maaari nating itakda ang halagang ito ayon sa kailangan namin. Para sa demo na ito ginagamit namin ang data counter 3125 para sa 0.5 s.

Gumagamit kami ng LUT0 upang ihambing sa pamantayan AT mga pintuan upang kung ang eksaktong oras na 0.5 s at bigat ng higit sa 60 kg, kung gayon ang tunog tagapagpahiwatig ay tunog.

Hakbang 6: Resulta

Para sa simulasi na ito ay gumawa kami ng dalawang pagsubok. Una, susubukan naming malaman ang epekto ng Resistor Gain sa input na nakuha sa paglaon upang maproseso at makuha ang halaga ng pagkakalibrate ng gain resistor na pinakamahusay na tumutugma sa digital scale na ginawa. Ang pangalawa ay upang gawin ang disenyo gamit ang SLG46140 upang maperpekto ang nakuha na nais mong makuha. Matapos ang pagsubok, hinanap namin ang pinakamataas na point ng halaga ng risistor para sa mga digital na kaliskis upang ma-maximize ang kakayahan ng nilikha ng amplifier circuit at ang mga kakayahan ng nabuong mga digital na antas. Sa disenyo na ito nakukuha natin ang pinakamataas na halaga ng resistor na makakuha ng ± 6.8 Ohm at ang maximum na sinusukat na timbang ay ± 60 Kg. Ito ay medyo kumplikado upang ayusin ang halaga ng makakuha ng risistor sapagkat ang disenyo ay nakakaapekto rin sa kinakailangang resistor na makakuha. Para sa digital scale na ginamit sa halimbawang ito, naging mahirap na lumampas sa 6.8 Ohm sa pagtatangkang makamit ang mas mataas na timbang.

Bukod dito, mula sa pangalawang pagsubok (gamit ang SLG46140 at mga tampok nito), ang maximum na timbang na nais mong sukatin ay maaaring maitakda gamit ang module ng PGA na nagtatakda ng pakinabang. Sinusubukan namin sa isang setting ng pagkakaroon ng x 0.25 at ang tagapagpahiwatig ng tunog ay na-trigger na may timbang> 60 kg. Batay sa mga resulta sa itaas, functionally, maayos ang pagkakalibrate ng digital scale. Napakatulong nito sa pagtatakda ng amplifier kumpara sa mga manu-manong pagbabago sa hardware. Naghahambing din kami ng kanais-nais sa laki laban sa isang controller na maaaring ayusin ang amplifier na makakuha ng pagkakalibrate at mayroon ding tampok na ADC. Ang mga kalamangan sa disenyo na ipinakita dito ay nagsasama ng mas maliit na pisikal na sukat, simple, pagkonsumo ng kuryente, presyo, at madaling napapasadyang.

Konklusyon

Ang tagapagpahiwatig na Overweight na gamit ang SLG46140 ay isang mainam na solusyon para sa isang paunang tagapagpahiwatig ng timbang. Ang disenyo ng TheDialog Semiconductor GreenPAK sa itaas ay nakumpleto sa pamamagitan ng paggamit ng SLG88104. Ang mas mababang gastos sa paghahambing, maliit na lugar, mababang kuryente, kasama ang kadalian ng pagprograma ng GreenPAK ay ginagampanan ito kumpara sa isang disenyo ng microcontroller. Ang tulay ng Wheatstone, kaugalian na amplifier, at naaayos na mga prinsipyo ng pakinabang ay ipinakita. Ang halimbawa ng disenyo na ito ay maaari ring mapalawak sa iba pang mga aplikasyon ng tulay ng Wheatstone, dahil lubos itong maaasahan sa napakababang instrumento ng paglaban.