Digital skala med ESP32: 12 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Har du noen gang tenkt på å montere en digital skala ved hjelp av en ESP32 og en sensor (kjent som en lastcelle)? I dag skal jeg vise deg hvordan du gjør dette gjennom en prosess som også tillater andre laboratorietester, for eksempel å identifisere kraften som en motor utfører på et punkt, blant andre eksempler.

Jeg vil da demonstrere noen konsepter knyttet til bruk av lastceller, fange celledata for å bygge en eksempelskala og påpeke andre mulige applikasjoner av lastceller.

Trinn 1: Ressurser brukt

• Heltec Lora 32 WiFi ESP

• Lastecelle (0 til 50 newton, ved hjelp av en skala)

• 1 potensiometer på 100k (bedre hvis du bruker en multivolt trimpot for finjustering)

• 1 Amp Op LM358

• 2 1M5 motstander

• 2 10k motstander

• 1 4k7 motstand

• Ledninger

• Et Protoboard

• En USB -kabel for ESP

• En skala, beholder med gradert volum eller annen kalibreringsmetode.

Trinn 2: Demonstrasjon

Trinn 3: Last inn celler

• De er kraftoverførere.

• De kan bruke forskjellige metoder for å oversette den påførte kraften til en proporsjonal størrelse som kan brukes som et mål. Blant de vanligste er de som bruker arkforlengelsesmålere, den piezoelektriske effekten, hydraulikk, vibrerende strenger, osv …

• De kan også klassifiseres etter måleformen (spenning eller kompresjon)

Trinn 4: Last inn celler og silemålere

• Arkforlengelsesmålere er filmer (vanligvis plast) med en trykt tråd som har en motstand som kan variere med størrelsesendringen.

• Konstruksjonen tar hovedsakelig sikte på å konvertere en mekanisk deformasjon til en variasjon av elektrisk størrelse (motstand). Dette skjer fortrinnsvis i en enkelt retning, slik at komponentevaluering kan utføres. For dette er kombinasjonen av flere ekstensometre vanlig

• Når den er riktig festet til et legeme, er dens deformasjon lik kroppens. Dermed varierer motstanden med deformasjonen av kroppen, som igjen er relatert til deformeringskraften.

• De er også kjent som strekkmålere.

• Når de strekkes med en strekkraft, forlenger trådene og smal, og øker motstanden.

• Når de komprimeres av en trykkraft, forkortes og utvides ledningene, noe som reduserer motstanden.

Trinn 5: Wheatstone Bridge

• For en mer nøyaktig måling og for å muliggjøre mer effektiv deteksjon av motstandsvariasjon i en lastcelle, blir strekkmåleren satt sammen til en Wheatstone -bro.

• I denne konfigurasjonen kan vi bestemme variasjonen av motstanden gjennom broens ubalanse.

• Hvis R1 = Rx og R2 = R3, vil spenningsdelerne være like, og spenningene Vc og Vb vil også være like, med broen i likevekt. Det vil si Vbc = 0V;

• Hvis Rx er annen enn R1, vil broen være ubalansert og spenningen Vbc vil være null.

• Det er mulig å vise hvordan denne variasjonen skal forekomme, men her vil vi foreta en direkte kalibrering, som relaterer verdien som er lest i ADC til en masse som påføres lastcellen.

Trinn 6: Forsterkning

• Selv om du bruker Wheatstone -broen for å gjøre avlesningen mer effektiv, gir mikrodeformasjonene i metallet i lastcellen små spenningsvariasjoner mellom Vbc.

• For å løse denne situasjonen vil vi bruke to trinn av forsterkning. En for å bestemme forskjellen og en annen for å matche verdien som er oppnådd med ADC for ESP.

Trinn 7: Forsterkning (skjema)

• Forsterkningen av subtraksjonstrinnet er gitt med R6 / R5 og er den samme som R7 / R8.

• Gevinsten av det ikke-inverterende siste trinnet er gitt av Pot / R10

Trinn 8: Innsamling av data for kalibrering

• Når det er satt sammen, setter vi den endelige forsterkningen slik at verdien av den største målte massen er nær maksimalverdien til ADC. I dette tilfellet, for 2 kg påført i cellen, var utgangsspenningen rundt 3V3.

• Deretter varierer vi den påførte massen (kjent gjennom en balanse og for hver verdi), og vi knytter en LEITUR for ADC, og får neste tabell.

Trinn 9: Oppnå funksjonsforhold mellom målt masse og verdien av ADC oppnådd

Vi bruker PolySolve -programvaren til å skaffe et polynom som representerer forholdet mellom massen og verdien av ADC.

Trinn 10: Kildekode

Kildekode - #Inkluderer

Nå som vi har hvordan vi får målingene og kjenner forholdet mellom ADC og den påførte massen, kan vi gå videre til å faktisk skrive programvaren.

// Bibliotecas para utilização do display oLED #include // Necessário apenas para o Arduino 1.6.5 e anterior #include "SSD1306.h" // o mesmo que #include "SSD1306Wire.h"

Kildekode - #Defines

// Os pinos do OLED estão conectados ao ESP32 pelos seguintes GPIO's: // OLED_SDA - GPIO4 // OLED_SCL - GPIO15 // OLED_RST - GPIO16 #define SDA 4 #define SCL 15 #define RST 16 // RST deve ser ajustado av programvare

Kilde - Globale variabler og konstanter

SSD1306 -skjerm (0x3c, SDA, SCL, RST); // Instanciando e ajustando os pinos do objeto "display" const int amostras = 10000; // número de amostras coletadas para a média const int pin = 13; // pino de leitura

Kildekode - Oppsett ()

ugyldig oppsett () {pinMode (pin, INPUT); // pino de leitura analógica Serial.begin (115200); // iniciando a serial // Inicia o display display.init (); display.flipScreenVertically (); // Vira a tela verticalmente}

Kildekode - sløyfe ()

void loop () {float medidas = 0.0; // variável para manipular as medidas float massa = 0.0; // variável para armazenar o valor da massa // inicia a coleta de amostras do ADC for (int i = 0; i (5000)) // se está ligado a mais que 5 segundos {// Envia um CSV contendo o instante, a medida média do ADC e o valor em gramas // para a Serial. Serial.print (millis () / 1000.0, 0); // instante em segundos Serial.print (","); Serial.print (medidas, 3); // valor médio obtido no ADC Serial.print (","); Serial.println ((masse), 1); // massa em gramas // Oppbevar ingen buffer for å vise display.clear (); // Limpa o buffer do display // ajusta o alinhamento para a esquerda display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_LEFT); // ajusta a fonte for Arial 16 display.setFont (ArialMT_Plain_16); // Skap ingen buffer for å vise en masse display.drawString (0, 0, "Massa:" + String (int (massa)) + "g"); // ikke oppgi noen buffer eller verdi for ADC display.drawString (0, 30, "ADC:" + String (int (medidas))); } annet // se está ligado a menos de 5 segundos {display.clear (); // limpa o buffer viser display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_LEFT); // Ajusta o alinhamento para a esquerda display.setFont (ArialMT_Plain_24); // ajusta a fonte for Arial 24 display.drawString (0, 0, "Balança"); // escreve no buffer display.setFont (ArialMT_Plain_16); // Ajusta a fonte for Arial 16 display.drawString (0, 26, "ESP-WiFi-Lora"); // ikke oppgi buffer} display.display (); // overføre eller buffer for displayforsinkelse (50); }

Kildekode - FunksjonsberegningMassa ()

// função para cálculo da massa obtida pela regressão // usando oPolySolve float calculaMassa (float medida) {return -6.798357840659e + 01 + 3.885671618930e-01 * medida + 3.684944764970e-04 * medida * medida * -3320838 * medida * medida * medida + 1.796252359323e-10 * medida * medida * medida * medida + -3.995722708150e-14 * medida * medida * medida * medida * medida + 3.284692453344e-18 * medida * medida * medida * medida * medida * medida; }

Trinn 11: Start og måling

Trinn 12: Filer

Last ned filene

INO

PDF