Inhaltsverzeichnis:
- Schritt 1: Über die Wägezelle
- Schritt 2: Aufbau der Schaltung
- Schritt 3: Differenzial-Operationsverstärker
- Schritt 4: Verstärker gewinnen
- Schritt 5: Fehlersuche
- Schritt 6: Ergebnisse aus jedem Schritt
- Schritt 7: Arduino-Ergebnisse
- Schritt 8: Code
- Schritt 9: Vergleich der endgültigen Ausgabe mit der Eingabe
Video: Gewicht mit einer Wägezelle messen - Gunook
2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17
In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie eine Schaltung zum Messen von Gewichten unter 1 kg einrichten, Fehler beheben und neu anordnen.
Ein ARD2-2151 kostet 9,50 € und ist erhältlich bei:
www.wiltronics.com.au/product/9279/load-ce…
Was wurde verwendet:
-Eine 1-kg-Wägezelle (ARD2-2151)
-zwei Operationsverstärker
-Ein Arduino
Schritt 1: Über die Wägezelle
Hat einen sehr kleinen Ausgang und muss daher mit einem Instrumentenverstärker verstärkt werden (eine Gesamtverstärkung von 500 wurde für dieses System verwendet)
Eine Gleichstromquelle von 12 V wird verwendet, um die Wägezelle zu versorgen.
arbeitet bei Temperaturen von -20 Grad Celsius bis 60 Grad Celsius und ist damit für das von uns geplante Projekt unbrauchbar.
Schritt 2: Aufbau der Schaltung
Die Wägezelle hat einen 12-V-Eingang, und der Ausgang wird an einen Instrumentenverstärker angeschlossen, um die Leistung zu erhöhen.
Die Wägezelle hat zwei Ausgänge, einen negativen und einen positiven Ausgang, deren Differenz proportional zum Gewicht ist.
Die Verstärker benötigen einen +15V und -15V Anschluss.
Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem Arduino verbunden, der einen 5V-Anschluss benötigt, wo die Analogwerte eingelesen und auf einen Gewichtsausgang umskaliert werden.
Schritt 3: Differenzial-Operationsverstärker
Ein Differenzverstärker wird verwendet, um die Differenz der Plus- und Minusspannungsausgabe von der Wägezelle zu verstärken.
die Verstärkung wird durch R2/R. bestimmt
R muss mindestens 50K Ohm betragen, da die Ausgangsimpedanz der Wägezelle 1k beträgt und die beiden 50k-Widerstände einen Fehler von 1% ergeben würden, was akzeptabel ist
der Ausgangsbereich von 0 bis 120 mV ist dies zu klein und muss stärker verstärkt werden, eine größere Verstärkung könnte am Diff-Verstärker verwendet oder ein nicht invertierender Verstärker hinzugefügt werden
Schritt 4: Verstärker gewinnen
Es wird ein nicht invertierender Verstärker verwendet, da der Diff-Verstärker nur 120 mV. ausgibt
Der analoge Eingang zum Arduino reicht von 0 bis 5 V, sodass unsere Verstärkung bei etwa 40 liegt, um diesem Bereich so nahe wie möglich zu kommen, da dies die Empfindlichkeit unseres Systems erhöhen würde.
die Verstärkung wird durch R2/R1. bestimmt
Schritt 5: Fehlersuche
Die 15V-Versorgung des Operationsverstärkers, 10V der Wägezelle und die 5V des Arduino müssen eine gemeinsame Masse haben.
(Alle 0v-Werte müssen miteinander verbunden werden.)
Ein Voltmeter kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Spannung nach jedem Widerstand abfällt, um sicherzustellen, dass keine Kurzschlüsse auftreten.
Wenn die Ergebnisse variieren und inkonsistent sind, können die verwendeten Drähte mit dem Voltmeter getestet werden, um den Widerstand des Drahtes zu messen. Wenn der Widerstand "offline" anzeigt, bedeutet dies, dass ein unendlicher Widerstand vorhanden ist und der Draht einen offenen Stromkreis hat und nicht verwendet werden kann. Drähte sollten weniger als 10 Ohm haben.
Widerstände haben eine Toleranz, was bedeutet, dass sie einen Fehler haben können, die Widerstandswerte können mit einem Voltmeter überprüft werden, wenn der Widerstand aus dem Stromkreis entfernt wird.
kleinere Widerstände können in Reihe oder parallel hinzugefügt werden, um ideale Widerstandswerte zu erhalten.
Rserie=r1+r2
1/Rparallel =1/r1 + 1/r2
Schritt 6: Ergebnisse aus jedem Schritt
Der Ausgang der Wägezelle ist sehr klein und muss verstärkt werden.
Die geringe Leistung macht das System störanfällig.
Unser System wurde um die verfügbaren Gewichte von 500 g herum entwickelt.
Der Verstärkungswiderstand des Verstärkungsverstärkers ist umgekehrt proportional zur Reichweite unseres Systems
Schritt 7: Arduino-Ergebnisse
Die Beziehung in diesen Ergebnissen ist linear und gibt uns eine Formel, um einen y-Wert (DU von Arduino) für einen gegebenen x-Wert (Eingabegewicht) zu finden.
Diese Formel und die Ausgabe werden an das Arduino übergeben, um die Gewichtsausgabe für die Wägezelle zu berechnen.
Der Verstärker hat einen Offset von 300DU, dies könnte durch Einfügen einer symmetrischen Wheatstone-Brücke beseitigt werden, bevor die Wägezellenspannung verstärkt wird. was der Schaltung mehr Empfindlichkeit verleihen würde.
Schritt 8: Code
Der in diesem Experiment verwendete Code ist oben angehängt.
Um zu entscheiden, welcher Pin zum Ablesen des Gewichts verwendet werden soll:
PinMode (A0, EINGANG);
Die Sensitivität (x-Koeffizient in Excel) und Offset (die Konstante in der Excel-Gleichung) werden angegeben:
Jedes Mal, wenn das System eingerichtet wird, sollte der Offset auf die aktuelle DU bei 0g. aktualisiert werden
Float-Offset = 309,71; Float-Empfindlichkeit = 1,5262;
die Excel-Formel wird dann auf den analogen Eingang angewendet
und auf dem seriellen Monitor ausgedruckt
Schritt 9: Vergleich der endgültigen Ausgabe mit der Eingabe
Die endgültige Ausgabe des Arduino berechnete das Ausgabegewicht genau.
Durchschnittlicher Fehler von 1%
Dieser Fehler wird durch unterschiedliche DU-Werte bei gleichem Gewicht verursacht, wenn der Test wiederholt wird.
Dieses System ist aufgrund der Temperaturbereichsbeschränkungen nicht für den Einsatz in unserem Projekt geeignet.
Diese Schaltung würde für Gewichte bis zu 500 g funktionieren, da 5 V der maximale Wert für das Arduino ist. Wenn der Verstärkungswiderstand halbiert wird, würde das System bis zu 1 kg arbeiten.
Das System hat einen großen Offset, ist aber immer noch genau und erkennt Veränderungen von 0,4 g.
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