Mesura del pes amb una cèl·lula de càrrega: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquesta publicació explicarà com configurar, solucionar problemes i tornar a organitzar un circuit per mesurar pesos inferiors a 1 kg.

Un ARD2-2151 costa 9,50 € i es pot comprar a:

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

Què es va utilitzar:

-Una cèl·lula de càrrega de 1 kg (ARD2-2151)

-dous amplificadors op

-Un Arduino

Pas 1: Quant a la cel·la de càrrega

Té una sortida molt petita i, per tant, s’ha d’amplificar amb un amplificador instrumental (es va utilitzar un guany total de 500 per a aquest sistema)

S’utilitza una font de corrent continu de 12V per alimentar la cèl·lula de càrrega.

funciona a temperatures de -20 graus centígrads a 60 graus centígrads, cosa que el fa inutilitzable per al projecte que teníem al cap.

Pas 2: Construir el circuit

La cel·la de càrrega té una entrada de 12V i la sortida es connectarà a un amplificador d’instrumentació per augmentar la sortida.

La cel·la de càrrega té dues sortides, una menys i una sortida positiva, la diferència d’aquestes serà proporcional al pes.

Els amplificadors requereixen una connexió de + 15V i -15V.

La sortida de l'amplificador està connectada a un Arduino que necessita una connexió de 5 V, on els valors analògics es llegiran i es tornaran a escalar a una sortida de pes.

Pas 3: amplificador operacional diferencial

S’utilitza un amplificador diff per amplificar la diferència de la tensió més i menys de la cèl·lula de càrrega.

el guany està determinat per R2 / R

R ha de ser d'almenys 50K ohms, ja que la impedència de sortida de la cel·la de càrrega és d'1k i les dues resistències de 50k donarien un error de l'1%, que és excepcional

la sortida oscil·la entre 0 i 120 mV, això és massa petit i cal amplificar-lo més, es podria utilitzar un guany més gran a l'amplificador de diferències o bé es podria afegir un amplificador no inversor

Pas 4: guanyeu amplificador

S'utilitza un amplificador sense inversió perquè l'amplificador de diferències només genera 120 mV

l’entrada analògica a l’arduino oscil·la entre 0 i 5v, de manera que el nostre guany serà d’uns 40 per aproximar-nos al màxim a aquest rang, ja que augmentaria la sensibilitat del nostre sistema.

el guany està determinat per R2 / R1

Pas 5: Resolució de problemes

El subministrament de 15 V a l’ampli operatiu, 10 V a la cel·la de càrrega i 5 V a l’Arduino han de tenir un punt comú.

(cal connectar tots els valors de 0v).

Es pot utilitzar un voltímetre per assegurar-se que la tensió cau després de cada resistència per assegurar-se que no hi hagi curtcircuits.

Si els resultats varien i són inconsistents, es poden provar els cables utilitzats mitjançant el voltímetre per mesurar la resistència del cable, si la resistència diu "fora de línia" significa que hi ha una resistència infinita i que el cable té un circuit obert i no es pot utilitzar. Els cables han de ser inferiors a 10 ohms.

les resistències tenen una tolerància, el que significa que poden tenir un error, els valors de resistència es poden comprovar amb un voltímetre si la resistència s’elimina del circuit.

es podrien afegir resistències més petites en sèrie o paral·leles per obtenir valors de resistència ideals.

Rseries = r1 + r2

1 / Rparallel = 1 / r1 + 1 / r2

Pas 6: Resultats de cada pas

La sortida de la cel·la de càrrega és molt petita i s’ha d’amplificar.

La petita sortida significa que el sistema és propens a interferències.

El nostre sistema es va dissenyar al voltant dels pesos que teníem disponibles, que eren 500 g, la resistència de guany de l'amperador de guany és inversament proporcional a l'abast del nostre sistema

Pas 7: Resultats Arduino

La relació d’aquests resultats és lineal i ens proporciona una fórmula per trobar un valor y (DU d’Arduino) per a un valor x determinat (pes d’entrada).

Aquesta fórmula i la sortida es donaran a l’arduino per calcular el pes de sortida de la cel·la de càrrega.

L'amplificador té un desplaçament de 300DU, que es podria eliminar inserint un pont de pedra de blat equilibrat abans que s'amplifiqui el voltatge de la cèl·lula de càrrega. cosa que proporcionaria al circuit més sensibilitat.

Pas 8: Codi

El codi utilitzat en aquest experiment s’adjunta més amunt.

Per decidir quin passador s'ha d'utilitzar per llegir el pes:

pinMode (A0, INPUT);

Es declara la sensibilitat (coeficient x en excel) i l’offset (la constant de l’eqn excel):

Cada vegada que es configura el sistema, l'offset s'ha d'actualitzar a la DU actual a 0g

desplaçament flotant = 309,71; sensibilitat flotant = 1,5262;

la fórmula excel s'aplica a l'entrada analògica

i imprès al monitor sèrie

Pas 9: comparació de la sortida final amb l'entrada

La sortida final donada per Arduino va calcular amb precisió el pes de la sortida.

Error mitjà de l'1%

Aquest error és causat per diferents lectures de DU al mateix pes quan es repeteix la prova.

Aquest sistema no és adequat per utilitzar-lo al nostre projecte a causa de les limitacions de rang de temperatura.

Aquest circuit funcionaria per a pesos de fins a 500 g, ja que 5v és el valor màxim de l'arduino, si la resistència de guany es redueix a la meitat, el sistema funcionaria fins a 1 kg.

El sistema té una gran compensació, però encara és precís i nota canvis de 0,4 g.