Måling af vægt med en vejecelle: 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Dette indlæg vil dække, hvordan du opsætter, foretager fejlfinding og omarrangerer et kredsløb til måling af vægte under 1 kg.

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

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

Hvad blev brugt:

-En 1 kg lastcelle (ARD2-2151)

-to op forstærkere

-En Arduino

Trin 1: Om vejecellen

Har et meget lille output og skal derfor forstærkes med en instrumental forstærker (en samlet forstærkning på 500 blev brugt til dette system)

En DC -kilde på 12V bruges til at drive vejecellen.

opererer i temperaturer fra -20 grader Celsius til 60 grader Celsius, hvilket gør det ubrugeligt til det projekt, vi havde i tankerne.

Trin 2: Opbygning af kredsløbet

Vejecellen har en 12V indgang, og udgangen forbindes til en instrumenteringsforstærker for at øge output.

Lastcellen har to output, et minus og et positivt output, forskellen mellem disse vil være proportional med vægten.

Forstærkerne kræver en +15V og -15V forbindelse.

Forstærkerens output er forbundet til en Arduino, som har brug for en 5V -forbindelse, hvor de analoge værdier læses ind og skaleres til en vægtudgang.

Trin 3: Differential Op-amp

En diffforstærker bruges til at forstærke forskellen på plus- og minusspændingsoutput fra vejecellen.

forstærkningen bestemmes af R2/R

R skal være mindst 50K ohm, da vejecellens outputimpedens er 1k, og de to 50k modstande ville give en 1% fejl, hvilket er undtageligt

udgangen varierer fra 0 til 120 mV dette er for lille og skal forstærkes mere, en større forstærkning kan bruges på diff -forstærkeren, eller en ikke -inverterende forstærker kan tilføjes

Trin 4: Få forstærker

En ikke-inverterende forstærker bruges, fordi diffforstærkeren kun udsender 120mV

den analoge indgang til arduino spænder fra 0 til 5v, så vores gevinst vil være omkring 40 for at komme så tæt som muligt på dette område, fordi det ville øge følsomheden af vores system.

gevinsten bestemmes af R2/R1

Trin 5: Fejlfinding

15V forsyningen til op-amp, 10V til Load cellen og 5V til Arduino skal have en fælles grund.

(alle 0v -værdier skal forbindes sammen.)

Et voltmeter kan bruges til at sikre, at spændingen falder efter hver modstand for at sikre, at der ikke er kortslutninger.

Hvis resultaterne er varierende og inkonsekvente, kan de anvendte ledninger testes ved hjælp af voltmeteret til at måle trådens modstand, hvis modstanden siger "offline" betyder det, at der er uendelig modstand, og ledningen har et åbent kredsløb og ikke kan bruges. Ledninger skal være mindre end 10 ohm.

modstande har en tolerance, hvilket betyder, at de kan have en fejl, kan modstandsværdierne kontrolleres med et voltmeter, hvis modstanden fjernes fra kredsløbet.

mindre modstande kunne tilføjes i serie eller parallelt for at få ideelle modstandsværdier.

Rserier = r1+r2

1/Rparallel = 1/r1 + 1/r2

Trin 6: Resultater fra hvert trin

Outputtet fra vejecellen er meget lille og skal forstærkes.

Den lille output betyder, at systemet er udsat for interferens.

Vores system blev designet omkring de vægte, vi havde til rådighed, som var 500g, forstærkerens forstærkningsforstærkning er omvendt proportional med vores systems rækkevidde

Trin 7: Arduino -resultater

Forholdet i disse resultater er lineært og giver os en formel til at finde en y -værdi (DU fra Arduino) for en given x -værdi (inputvægt).

Denne formel og output vil blive givet til arduinoen for at beregne vægtoutput for vejecellen.

Forstærkeren har en forskydning på 300DU, dette kan fjernes ved at indsætte en afbalanceret hvedestenbro, før belastningsspændingen forstærkes. hvilket ville give kredsløbet mere følsomhed.

Trin 8: Kode

Koden, der blev brugt i dette eksperiment, er vedhæftet ovenfor.

For at bestemme hvilken nål der skal bruges til at aflæse vægten:

pinMode (A0, INPUT);

Følsomheden (x-koefficient i excel) og offset (konstanten i excel-eqn) erklæres:

Hver gang systemet er opsat, skal forskydningen opdateres til den aktuelle DU ved 0g

float offset = 309,71; float følsomhed = 1,5262;

excel -formlen anvendes derefter på den analoge indgang

og udskrives til den serielle skærm

Trin 9: Sammenligning af slutoutput med input

Det endelige output givet fra Arduino beregnede nøjagtigt outputvægten.

Gennemsnitlig fejl på 1%

Denne fejl skyldes, at forskellige DU læses med samme vægt, når testen gentages.

Dette system er ikke egnet til brug i vores projekt på grund af temperaturområdet begrænsninger.

Dette kredsløb ville fungere for vægte op til 500g, da 5v er den maksimale værdi i arduinoen, hvis forstærkningsmodstanden halveres, ville systemet arbejde op til 1kg.

Systemet har en stor forskydning, men er stadig nøjagtig og bemærker ændringer på 0,4 g.