Mäta vikt med en lastcell: 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Det här inlägget kommer att behandla hur du ställer in, felsöker och omorganiserar en krets för att mäta vikter under 1 kg.

En ARD2-2151 kostar € 9,50 och kan köpas på:

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

Vad användes:

-En 1 kg lastcell (ARD2-2151)

-två förstärkare

-En Arduino

Steg 1: Om lastcellen

Har en mycket liten utgång och måste därför förstärkas med en instrumentell förstärkare (en total förstärkning på 500 användes för detta system)

En likströmskälla på 12V används för att driva lastcellen.

fungerar i temperaturer från -20 grader Celsius till 60 grader Celsius, vilket gör det oanvändbart för det projekt vi hade i åtanke.

Steg 2: Bygg kretsen

Lastcellen har en 12V ingång, och utgången kommer att anslutas till en instrumentationsförstärkare för att öka uteffekten.

Lastcellen har två utgångar, ett minus och en positiv utgång, skillnaden mellan dessa kommer att vara proportionell mot vikten.

Förstärkarna kräver en +15V och -15V anslutning.

Förstärkarens utgång är ansluten till en Arduino som behöver en 5V -anslutning, där de analoga värdena kommer att läsas in och skalas till en viktutgång.

Steg 3: Differential Op-amp

En diffförstärkare används för att förstärka skillnaden mellan plus- och minusspänningsutmatningen från lastcellen.

förstärkningen bestäms av R2/R

R måste vara minst 50K ohm eftersom utmatningsimpedensen för lastcellen är 1k och de två 50k -motstånden skulle ge ett fel på 1% vilket är undantagbart

utgången sträcker sig från 0 till 120 mV detta är för litet och måste förstärkas mer, en större förstärkning kan användas på diffförstärkaren eller en icke -inverterande förstärkare kan läggas till

Steg 4: Få förstärkare

En icke-inverterande förstärkare används eftersom diff-förstärkaren bara matar ut 120mV

den analoga ingången till arduino sträcker sig från 0 till 5v så vår vinst kommer att vara runt 40 för att komma så nära som möjligt för det intervallet eftersom det skulle öka känsligheten för vårt system.

vinsten bestäms av R2/R1

Steg 5: Felsökning

15V-matningen till op-amp, 10V till lastcellen och 5V till Arduino måste ha en gemensam grund.

(alla 0v -värden måste kopplas ihop.)

En voltmeter kan användas för att se till att spänningen sjunker efter varje motstånd för att säkerställa att det inte finns några kortslutningar.

Om resultaten är varierande och inkonsekventa kan trådarna som används testas med hjälp av voltmätaren för att mäta trådens motstånd, om motståndet säger "offline" betyder det att det finns oändligt motstånd och tråden har en öppen krets och kan inte användas. Ledningar bör vara mindre än 10 ohm.

motstånd har en tolerans, vilket betyder att de kan ha ett fel, motståndsvärdena kan kontrolleras med en voltmeter om motståndet tas bort från kretsen.

mindre motstånd kan läggas till i serie eller parallellt för att få ideala motståndsvärden.

Rserier = r1+r2

1/Rparallell = 1/r1 + 1/r2

Steg 6: Resultat från varje steg

Utmatningen från lastcellen är mycket liten och måste förstärkas.

Den lilla utmatningen innebär att systemet är benäget för störningar.

Vårt system var utformat kring de vikter vi hade tillgängliga som var 500g, förstärkningsförstärkarens förstärkningsmotstånd är omvänt proportionell mot vårt systems intervall

Steg 7: Arduino -resultat

Förhållandet i dessa resultat är linjärt och ger oss en formel för att hitta ett y -värde (DU från Arduino) för ett givet x -värde (ingångsvikt).

Denna formel och utmatning kommer att ges till arduinoen för att beräkna viktutmatningen för lastcellen.

Förstärkaren har en förskjutning på 300DU, detta kan tas bort genom att sätta in en balanserad vetestensbrygga innan lastcellsspänningen förstärks. vilket skulle ge kretsen mer känslighet.

Steg 8: Kod

Koden som används i detta experiment är bifogad ovan.

För att bestämma vilken nål som ska användas för att läsa av vikten:

pinMode (A0, INPUT);

Känsligheten (x-koefficienten i excel) och offset (konstanten i excel-eqn) deklareras:

Varje gång systemet konfigureras bör offset uppdateras till nuvarande DU vid 0g

flottörförskjutning = 309,71; flottörkänslighet = 1,5262;

excelformeln appliceras sedan på den analoga ingången

och skrivs ut till den seriella bildskärmen

Steg 9: Jämför slututmatning med ingången

Den slutliga utmatningen från Arduino beräknade noggrant utgångsvikten.

Genomsnittligt fel på 1%

Detta fel orsakas av olika DU -läsning med samma vikt när testet upprepas.

Detta system är inte lämpligt för användning i vårt projekt på grund av temperaturintervallets begränsningar.

Denna krets skulle fungera för vikter upp till 500g, eftersom 5v är maxvärdet i arduino, om förstärkningsmotståndet halveras skulle systemet fungera upp till 1kg.

Systemet har en stor förskjutning men är fortfarande korrekt och märker förändringar på 0,4 g.