Ինչպես կատարել ավելորդ քաշի ցուցիչ `6 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Այս հավելվածի հիմնական նպատակն է չափել օբյեկտի քաշը, այնուհետև ավելորդ քաշի դեպքում նշեք ահազանգով: Համակարգի մուտքը գալիս է բեռնախցիկից: Մուտքը անալոգային ազդանշան է, որն ուժեղացվել է դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչով: Անալոգային ազդանշանը վերածվում է թվային ազդանշանի ՝ օգտագործելով ADC: ADC ընթերցման արդյունքի արժեքը համեմատվում է որոշակի արժեքի հետ, որը սահմանված է այնպես, որ այն ներկայացնում է բեռի ցանկալի սահմանը: Եթե ավելորդ քաշ է առաջանում, ապա ահազանգը միանում է 1 Հց հաճախականությամբ: Այս հավելվածի գրառման մեջ մենք կօգտագործենք լարվածության չափիչ ՝ որպես քաշի սենսոր, SLG88104 ՝ որպես դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչ, և SLG46140V ՝ որպես ADC և ազդանշանային կոնդիցիոներ: Համակարգը կարող է ապացուցվել `կիրառելով բեռի ցանկալի սահմանաչափը (60 կգ): Համակարգի գործառույթը ճիշտ է, եթե այդ դեպքում ահազանգը միացված է 1 Հց հաճախականությամբ: GreenPAK with -ով նախագծման հիմնական առավելություններն այն են, որ արտադրանքը ավելի փոքր է, ցածր գնով, ավելի պարզ և հեշտ մշակելի: GreenPAK- ն ունի պարզ GUI ինտերֆեյս GreenPAK Designer- ում, որը թույլ է տալիս ինժեներներին արագ և հեշտությամբ իրականացնել նոր նմուշներ և արձագանքել փոփոխվող դիզայնի պահանջներին: Եթե ցանկանում ենք այն ավելի զարգացնել, ապա այս լուծումը հիանալի ընտրություն է: GreenPAK- ի օգտագործումը այս դիզայնը դարձնում է շատ պարզ, թեթև և ընդամենը մի փոքր տարածք, որը զբաղեցնում է այն կիրառական ծրագրերի մեծ մասում: GreenPAK- ի ներսում առկա ներքին միացման ռեսուրսների պատճառով այս դիզայնը կարող է բարելավվել ավելի շատ հնարավորություններով ՝ առանց ավելորդ IC- ներ ավելացնելու: Այս համակարգի ֆունկցիոնալությունը ստուգելու համար մեզ պարզապես անհրաժեշտ է իրականացնել GreenPAK սիմուլյացիոն գործիքի միջոցով նախագծված միացում:

Բացահայտեք բոլոր անհրաժեշտ քայլերը ՝ հասկանալու համար, թե ինչպես է GreenPAK չիպը ծրագրավորվել վերահսկել ավելորդ քաշի ցուցանիշը: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք ստանալ ծրագրավորման արդյունքը, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք GreenPAK- ի զարգացման հավաքածուն ձեր համակարգչին և հարվածեք ծրագրին ՝ ձեր ավելաքաշի ցուցիչը վերահսկելու համար անհատական IC ստեղծելու համար: Հետևեք ստորև նկարագրված քայլերին, եթե ձեզ հետաքրքրում է հասկանալ, թե ինչպես է աշխատում սխեման:

Քայլ 1: Դիզայնի մոտեցում

Այս դիզայնի հիմնական գաղափարն է հեշտացնել քաշի չափագրումը թվային մասշտաբով, ինչպես պատկերված է ստորև ներկայացված դիագրամում: Ենթադրենք, չորս վիճակ կա նկարագրելու, թե ինչպես է աշխատում այս համակարգը: Համակարգն ունի տիպիկ քաշի սենսորային բաժին (A), այնուհետև կատարում է անալոգային թվային տվյալների փոխակերպում: Սենսորները սովորաբար առաջացնում են շատ ցածր մակարդակի անալոգային արժեքներ և ավելի հեշտությամբ կարող են մշակվել թվային ազդանշանների վերածվելուց հետո: Օգտագործվող ազդանշանը կունենա ընթերցվող թվային տվյալներ: Թվային տեսքով ստացված տվյալները կարող են վերամշակվել ցանկալի թվային արժեքի մեջ (ծանր կամ թեթև օբյեկտների համար): Վերջնական արժեքի վիճակը նշելու համար մենք օգտագործում ենք ազդանշան, բայց այն հեշտությամբ կարող է փոխվել: Ձայնային ցուցիչի համար կարելի է օգտագործել հայտնի թարթում (Delay Sound Indicator (B)): Այս փորձի ժամանակ մենք օգտագործեցինք գոյություն ունեցող սանդղակ, որն ունի բեռնախցիկի չորս տվիչ, որոնք միացված են Wheatstone Bridge- ի սկզբունքով: Ինչ վերաբերում է արդեն թվային կշեռքի LCD- ին, այն մնում է միայն գոյություն ունեցող կշեռքներով առաջացած արժեքի վավերացման համար:

Քայլ 2: Հետադարձ մուտքագրում

Այս համակարգի մուտքային արձագանքը գալիս է սենսորի կողմից ստացված ճնշումից `անալոգային ազդանշան ապահովելու համար շատ ցածր լարման տեսքով, բայց այն դեռ կարող է մշակվել քաշի սանդղակի տվյալների մեջ: Թվային սկանավորման սենսորի ամենապարզ սխեման պատրաստված է մի պարզ դիմադրիչից, որը կարող է փոխել իր դիմադրության արժեքը `ըստ կիրառվող քաշի / ճնշման: Սենսորային սխեման կարելի է տեսնել Նկար 2 -ում:

Սենսորները, որոնք տեղադրված են սանդղակի յուրաքանչյուր անկյունում, ճշգրիտ արժեքներ կտրամադրեն ընդհանուր մուտքի համար: Սենսորային դիմադրիչների հիմնական բաղադրիչները կարող են հավաքվել կամուրջների մեջ, որոնք կարող են օգտագործվել յուրաքանչյուր սենսոր չափելու համար: Այս սխեման սովորաբար օգտագործվում է թվային սխեմաներում, որոնք օգտագործում են չորս աղբյուրներ, որոնք փոխկապակցված են: Մեր փորձերի համար մենք օգտագործում ենք սանդղակի վրա տեղադրված չորս սենսորներ, իսկ այս մասշտաբի նախապես ներդրված համակարգերը, ինչպիսիք են LCD- ը և վերահսկիչը, պահվում են միայն մեր դիզայնը վավերացնելու համար: Մեր օգտագործած սխեմաները կարելի է տեսնել Նկար 3 -ում:

Heորենաքարի կամուրջը սովորաբար օգտագործվում է չափիչ գործիքների ճշգրտման համար: AWheatstone կամրջի առավելություններն այն են, որ այն կարող է չափել շատ ցածր արժեքներ միլիոօմ տիրույթում: Դրա պատճառով բավականին ցածր դիմադրության տվիչներով թվային կշեռքները կարող են շատ հուսալի լինել: Մենք կարող ենք տեսնել բանաձևը և Wheatstone կամուրջի սխեման 4 -ում:

Քանի որ լարումը շատ փոքր է, մեզ անհրաժեշտ է գործիքային ուժեղացուցիչ, որպեսզի լարումը ուժեղանա այնքան, որքան կարդալու է վերահսկիչը: Մուտքային գործիքավորման ուժեղացուցիչից ստացված հետադարձ լարումը վերածվում է լարման, որը կարող է կարդալ վերահսկիչը (այս նախագծում 0 -ից 5 վոլտ): Մենք կարող ենք համապատասխանաբար կարգավորել շահույթը ՝ SLG88104 միացումում սահմանելով շահույթի ռեզիստորը: Նկար 5 -ը ցույց է տալիս օգտագործված SLG88104 սխեմայի ելքային լարումը որոշելու բանաձևը:

Այս բանաձևից նկարագրվում է շահույթի հարաբերակցությունը: Եթե շահույթի ռեզիստորի արժեքը մեծանա, ապա ստացված շահույթը կլինի ավելի ցածր, և հակառակը, եթե շահույթի դիմադրության արժեքը նվազի: Ելքային արձագանքը բավականին ընդգծված կլինի, նույնիսկ եթե արժեքի աճը կամ նվազումը փոքր է: Թվային կշեռքները կարող են ավելի զգայուն դառնալ մուտքի նկատմամբ (մի փոքր քաշով, արժեքը կտրուկ փոխվում է), կամ հակառակը, եթե ավելացված զգայունությունը նվազի: Սա կարելի է տեսնել արդյունքների բաժնում:

Քայլ 3: Վերահսկիչ ձեռքբերում

Սա դիզայն է, որը կարող է նորից վերահսկել շահույթը `ապարատային շահույթի ճշգրտման գործընթացն անցնելուց հետո (շահույթի դիմադրության ճշգրտում): Քաշի սենսորային բաժնի (A) նախագծից, երբ գործիքի ուժեղացուցիչից ստացված տվյալները, տվյալները կարող են նորից մշակվել, որպեսզի շահույթը ավելի հեշտությամբ սահմանվի: Առավելությունն այն է, որ մենք կարող ենք խուսափել ապարատային ձեռքբերման դիմադրության փոփոխությունից:

Նկար 5 -ում, ADC մոդուլով կա PGA, որը կարող է հարմարեցնել շահույթը ՝ նախքան անալոգային արժեքը թվայինի փոխելը: Մենք տրամադրում ենք SLG88104 սխեմայի Vout ելքից մուտքային տեղեկանք: PGA- ի շահույթը կսահմանվի այնպես, ինչպես մեզ անհրաժեշտ չափումներն են: Մենք օգտագործում ենք x0.25 շահույթը մեկանգամյա ADC ռեժիմով: X0.25- ով շահույթը այնքան մեծ չէ, որ ADC փոխարկիչով ստացված մուտքը կարող է չափել բավականաչափ մեծ կամ առավելագույնը ըստ այն բանի, ինչ մենք փորձել ենք օգտագործել Arduino- ով, որը 70 կգ է: Դրանից հետո մենք օգտագործում ենք Համեմատել տվյալները CNT2 հաշվիչով ՝ որպես ADC համեմատիչ, այնպես որ կարող ենք իմանալ փոփոխությունը ձայնային ցուցիչով: Հնարքն այն համեմատիչն է, որը մենք անում ենք CNT2 արժեքի ճշգրտման փոփոխության միջոցով, այնպես որ, երբ քաշը> 60 կգ, ապա DCMP0- ի արտադրանքը «1» է: Ձայնի ցուցիչը կլուսավորվի կանխորոշված հաճախականությամբ `օգտագործելով բլոկի հետաձգման ձայնային ցուցիչը, որպեսզի բլոկը լինի տրամաբանական« 1 », երբ ժամանակը 0.5 վ է: Հետաձգումը, որը կարող ենք սահմանել CNT0 հաշվիչի տվյալները, կարգավորում է 500 մգ ելքային ժամանակահատվածը:

Քայլ 4: Passածր փոխանցման զտիչ

Նախընտրելի է զտել դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչի ելքային ազդանշանը: Այն օգնում է մերժել միջամտությունը և նվազեցնում լայնաշերտ աղմուկը: Implementedածր անցուղի ֆիլտրը (LPF), որն իրականացվում է, նվազեցնում է ավելորդ աղմուկը: Այս պարզ անանցանելի ֆիլտրի սխեման բաղկացած է մի շարք ռեզիստորից ՝ բեռով, և բեռին զուգահեռ ՝ կոնդենսատորից: Որոշ փորձեր ցույց տվեցին, որ հաճախականության սպեկտրի վերլուծության ժամանակ աղմուկի բաղադրիչը հնարավոր է ճանաչել 32.5- 37.5 Հց հաճախականությամբ անցնող ժապավենում: LPF- ի կտրման հաճախականությունը,, fco, սահմանվել է 20 Հց ՝ օգտագործելով 1.75f ??, = fpeak բանաձևը: Սովորաբար, կոնդենսատորները պետք է լինեն շատ փոքր, օրինակ `100 μF:

զ ?? = 1/2 ???

Ստացվել է R = 80 Ω:

Քայլ 5. GreenPAK նախագծման բաղադրիչ

Նկար 8 -ից մենք տեսնում ենք, որ GreenPAK- ը պարունակում է այն բաղադրիչները, որոնք մեզ պետք են ADC մոդուլը և Counter- ը սպասման ժամանակի համար:

ADC մոդուլ բաժնում PGA- ի շահույթը կարող է նվազեցնել կամ բարձրացնել շահույթը ըստ անհրաժեշտության: PGA- ն ձեռք է բերում նույն գործառույթը, ինչ շահագործման ռեզիստորը SLG88104 միացումում:

ADC- ի կողմից ստացված ելքային տվյալները, որոնք նման ձևով դասավորված են հաշվիչ տրամաչափման տվյալների միջոցով `ավելացնելով կամ նվազեցնելով հաշվիչի տվյալների արժեքը: Մենք կարող ենք այն սահմանել ըստ մեր ստեղծած սարքավորման և ելքային համապատասխան քաշի: Այս ցուցադրման համար մենք ստանում և սահմանում ենք հաշվիչի տվյալների արժեքը 250 կգ 60 կգ -ի համար:

Սպասման ժամանակի հաշվիչը CNT0 է: CNT0- ի հաշվիչի տվյալները որոշելու են, թե որքան ժամանակ է միացված ձայնային ցուցիչը: Մենք կարող ենք սահմանել այս արժեքը ըստ անհրաժեշտության: Այս ցուցադրական ցուցադրման համար մենք օգտագործում ենք 3125 տվյալների հաշվիչը 0,5 վրկ:

Մենք օգտագործում ենք LUT0- ը ստանդարտ AND դարպասների հետ համեմատելու համար, որպեսզի եթե ճշգրիտ ժամանակը 0.5 վ և քաշը գերազանցի 60 կգ, ապա հնչի ձայնի ցուցիչը:

Քայլ 6: Արդյունք

Այս մոդելավորման համար մենք կատարեցինք երկու թեստ: Նախ, մենք փորձում ենք իմանալ Resistor Gain- ի ազդեցությունը հետագայում մշակման ենթակա մուտքի վրա և ստանալ շահույթի դիմադրության ճշգրտման արժեքը, որը լավագույնս համապատասխանում է պատրաստված թվային սանդղակին: Երկրորդը SLG46140- ի միջոցով դիզայնի ձևավորումն է, որպեսզի կարողանաք կատարելագործել այն ձեռքբերումը, որը ցանկանում եք ստանալ: Փորձարկումից հետո մենք փնտրեցինք թվային կշեռքների դիմադրության արժեքի ամենաբարձր կետը `ստեղծված ուժեղացուցիչի սխեմայի հնարավորությունները և զարգացած թվային կշեռքների հնարավորությունները առավելագույնի հասցնելու համար: Այս դիզայնով մենք ստանում ենք gain 6.8 Օմ ամենաբարձր շահույթի դիմադրության արժեքը, իսկ չափված առավելագույն քաշը `K 60 կգ: Բավականին բարդ է շահույթի դիմադրության արժեքը ճշգրտելը, քանի որ դիզայնը նույնպես մեծապես ազդում է պահանջվող շահույթի դիմադրության վրա: Այս օրինակում օգտագործված թվային սանդղակի համար դժվար է եղել գերազանցել 6,8 Օմ -ը `փորձելով հասնել ավելի մեծ քաշի:

Ավելին, երկրորդ թեստից (օգտագործելով SLG46140- ը և դրա հնարավորությունները), առավելագույն քաշը, որը ցանկանում եք չափել, կարող է սահմանվել PGA մոդուլի միջոցով, որը սահմանում է շահույթը: Մենք ստուգում ենք x 0.25 շահույթի պարամետրով, և ձայնի ցուցիչը գործարկվում է> 60 կգ քաշով: Ելնելով վերը նշված արդյունքներից ՝ ֆունկցիոնալ առումով թվային սանդղակի ճշգրտումը լավ է ընթանում: Սա շատ օգտակար է ուժեղացուցիչը կարգավորելու համար `ձեռքի սարքավորման փոփոխությունների համեմատ: Չափերով մենք նաև բարենպաստ համեմատություն ենք անցկացնում վերահսկիչի հետ, որը կարող է հարմարեցնել ուժեղացուցիչի ստացման ճշգրտումը և ունի նաև ADC գործառույթ: Այստեղ ներկայացված դիզայնի առավելությունները ներառում են ավելի փոքր ֆիզիկական չափսեր, պարզություն, էներգիայի սպառում, գին և հեշտ հարմարվողականություն:

Եզրակացություն

SLG46140- ով օգտագործվող ավելորդ քաշի այս ցուցիչը իդեալական լուծում է կանխորոշված քաշի ցուցիչի համար: TheDialog Semiconductor GreenPAK- ի դիզայնը ավարտված է SLG88104- ի միջոցով: Lowerածր համեմատական արժեքը, փոքր տարածքը, ցածր էներգիան, ինչպես նաև GreenPAK- ի ծրագրավորման հեշտությունը դա առանձնացնում է միկրոկոնտրոլերի դիզայնի համեմատ: Heույց տրվեց Wheatstone կամուրջը, դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչը և կարգավորելի շահագործման սկզբունքները: Դիզայնի այս օրինակը կարող է տարածվել նաև Wheatstone կամրջի այլ ծրագրերի վրա, քանի որ այն շատ հուսալի է շատ ցածր դիմադրության գործիքների վրա: