Måling av vekt med en lastcelle: 9 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Dette innlegget vil dekke hvordan du setter opp, feilsøker og omorganiserer en krets for måling av vekter under 1 kg.

En ARD2-2151 koster € 9,50 og kan kjøpes på:

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

Hva ble brukt:

-En 1 kg lastcelle (ARD2-2151)

-to forsterkere

-En Arduino

Trinn 1: Om lastcellen

Har en veldig liten utgang og må derfor forsterkes med en instrumental forsterker (en total forsterkning på 500 ble brukt for dette systemet)

En likestrømskilde på 12V brukes til å drive lastcellen.

opererer i temperaturer fra -20 grader Celsius til 60 grader Celsius, noe som gjør det ubrukelig for prosjektet vi hadde i tankene.

Trinn 2: Bygg kretsen

Lastcellen har en 12V inngang, og utgangen blir koblet til en instrumenteringsforsterker for å øke utgangen.

Lastcellen har to utganger, et minus og en positiv utgang, forskjellen på disse vil være proporsjonal med vekten.

Forsterkerne krever en +15V og -15V tilkobling.

Forsterkerens utgang er koblet til en Arduino som trenger en 5V -tilkobling, hvor de analoge verdiene blir lest inn og skalert til en vektutgang.

Trinn 3: Differensial Op-amp

En diffforsterker brukes til å forsterke forskjellen på pluss- og minusspenningsutgangen fra lastcellen.

gevinsten bestemmes av R2/R

R må være minst 50K ohm da utgangsimpedensen til lastcellen er 1k og de to 50k -motstandene vil gi en 1% feil som er unntakelig

utgangen varierer fra 0 til 120 mV dette er for lite og må forsterkes mer, en større forsterkning kan brukes på diffforsterkeren eller en ikke -inverterende forsterker kan legges til

Trinn 4: Få forsterkere

En ikke-inverterende forsterker brukes fordi diffforsterkeren bare sender ut 120mV

den analoge inngangen til arduino varierer fra 0 til 5v, så vår gevinst vil være rundt 40 for å komme så nært som mulig til dette området fordi det ville øke følsomheten til systemet vårt.

gevinsten bestemmes av R2/R1

Trinn 5: Feilsøking

15V-forsyningen til op-amp, 10V til lastcellen og 5V til Arduino må ha en felles grunn.

(alle 0v -verdiene må kobles sammen.)

Et voltmeter kan brukes til å sikre at spenningen synker etter hver motstand for å sikre at det ikke er kortslutninger.

Hvis resultatene er varierende og inkonsekvente, kan ledningene som brukes, testes ved å bruke voltmeteret til å måle motstanden til ledningen, hvis motstanden sier "offline" betyr det at det er uendelig motstand og ledningen har en åpen krets og ikke kan brukes. Ledninger bør være mindre enn 10 ohm.

motstander har en toleranse, noe som betyr at de kan ha en feil, motstandsverdiene kan kontrolleres med et voltmeter hvis motstanden fjernes fra kretsen.

mindre motstander kan legges til i serie eller parallelt for å få ideelle motstandsverdier.

Rserier = r1+r2

1/Rparallell = 1/r1 + 1/r2

Trinn 6: Resultater fra hvert trinn

Utgangen fra lastcellen er veldig liten og må forsterkes.

Den lille utgangen betyr at systemet er utsatt for forstyrrelser.

Systemet vårt var designet rundt vektene vi hadde tilgjengelig, som var 500g, forsterkningsforsterkerens forsterkningsmotstand er omvendt proporsjonal med rekkevidden til systemet vårt

Trinn 7: Arduino -resultater

Forholdet i disse resultatene er lineært og gir oss en formel for å finne en y -verdi (DU fra Arduino) for en gitt x -verdi (inngangsvekt).

Denne formelen og utgangen vil bli gitt til arduinoen for å beregne vektutgangen for lastcellen.

Forsterkeren har en forskyvning på 300DU, denne kan fjernes ved å sette inn en balansert hvetesteinbro før lastcellespenningen forsterkes. som ville gi kretsen mer følsomhet.

Trinn 8: Kode

Koden som ble brukt i dette eksperimentet er vedlagt ovenfor.

For å bestemme hvilken pinne som skal brukes til å lese vekten:

pinMode (A0, INNGANG);

Følsomheten (x-koeffisient i excel) og offset (konstanten i excel-eqn) er deklarert:

Hver gang systemet settes opp, bør forskyvningen oppdateres til gjeldende DU ved 0g

flyteforskyvning = 309,71; flytefølsomhet = 1,5262;

Excel -formelen brukes deretter på den analoge inngangen

og skrives ut til den serielle skjermen

Trinn 9: Sammenligning av siste utgang med inngangen

Den endelige effekten gitt fra Arduino beregnet utgangsvekten nøyaktig.

Gjennomsnittlig feil på 1%

Denne feilen er forårsaket av at forskjellige DU leses med samme vekt når testen gjentas.

Dette systemet er ikke egnet for bruk i vårt prosjekt på grunn av begrensninger i temperaturområdet.

Denne kretsen vil fungere for vekter opp til 500g, da 5v er maksverdien i arduinoen, hvis forsterkningsmotstanden blir halvert, vil systemet fungere opp til 1kg.

Systemet har en stor forskyvning, men er fortsatt nøyaktig og merker endringer på 0,4 g.