Cara Membuat Petunjuk Berat Badan: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Matlamat utama aplikasi ini adalah untuk mengukur berat objek kemudian menunjukkan dengan bunyi penggera sekiranya berat badan berlebihan. Input sistem berasal dari sel beban. Input adalah isyarat analog yang telah diperkuat oleh penguat pembezaan. Isyarat analog ditukar menjadi isyarat digital menggunakan ADC. Nilai hasil pembacaan ADC kemudian dibandingkan dengan nilai tertentu yang ditetapkan sehingga mewakili had beban yang diinginkan. Sekiranya berlaku berat badan berlebihan, maka amaran dihidupkan dengan frekuensi 1 Hz. Dalam nota aplikasi ini, kami akan menggunakan pengukur regangan sebagai sensor berat, SLG88104 sebagai penguat pembezaan, dan SLG46140V sebagai ADC dan pengkondisian isyarat. Sistem ini dapat dibuktikan dengan menerapkan beban melebihi had beban yang diinginkan (60 Kg). Fungsi sistem betul jika pada keadaan itu penggera dihidupkan dengan frekuensi 1 Hz. Kelebihan utama merancang dengan GreenPAK ™ ialah produknya lebih kecil, kos lebih rendah, lebih sederhana, dan mudah dikembangkan. GreenPAK mempunyai antara muka GUI yang sederhana dalam GreenPAK Designer, yang membolehkan para jurutera melaksanakan reka bentuk baru dengan cepat dan mudah dan bertindak balas terhadap perubahan keperluan reka bentuk. Sekiranya kita ingin mengembangkannya lebih jauh, penyelesaian ini adalah pilihan yang sangat baik. Menggunakan GreenPAK menjadikan reka bentuk ini sangat sederhana, ringan, dan hanya kawasan kecil yang digunakan untuk melaksanakannya pada kebanyakan aplikasi. Kerana sumber litar dalaman yang terdapat di GreenPAK, reka bentuk ini dapat ditingkatkan dengan lebih banyak ciri tanpa perlu menambahkan terlalu banyak IC tambahan. Untuk mengesahkan fungsi sistem ini, kita hanya perlu melaksanakan litar yang dirancang dengan alat simulasi GreenPAK.

Ketahui semua langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana cip GreenPAK telah diprogramkan untuk mengawal Indikator Berat Badan. Namun, jika anda hanya ingin mendapatkan hasil pengaturcaraan, muat turun perisian GreenPAK untuk melihat Fail Reka Bentuk GreenPAK yang sudah siap. Pasang Kit Pembangunan GreenPAK ke komputer anda dan tekan program untuk membuat IC khusus untuk mengawal Petunjuk Berat Badan anda. Ikuti langkah-langkah yang dinyatakan di bawah ini jika anda berminat untuk memahami bagaimana litar berfungsi.

Langkah 1: Pendekatan Reka Bentuk

Idea utama reka bentuk ini adalah untuk memudahkan penentukuran berat pada skala digital, seperti yang digambarkan dalam rajah di bawah. Katakan terdapat empat keadaan untuk menerangkan bagaimana sistem ini berfungsi. Sistem ini mempunyai Bahagian Sensor Berat (A), dan kemudian melakukan penukaran data Analog ke Digital. Sensor biasanya menghasilkan nilai analog tahap sangat rendah dan dapat diproses dengan lebih mudah setelah ditukar menjadi isyarat digital. Isyarat yang akan digunakan akan mempunyai data digital yang dapat dibaca. Data yang diperoleh dalam bentuk digital dapat diproses kembali menjadi nilai digital yang diinginkan (untuk objek berat atau ringan). Untuk menunjukkan keadaan nilai akhir, kami menggunakan bel, tetapi ia dapat diubah dengan mudah. Untuk penunjuk suara, seseorang boleh menggunakan sekelip mata yang terkenal (Delay Sound Indicator (B)). Dalam eksperimen ini, kami menggunakan skala yang ada yang mempunyai empat sensor sel beban yang disambungkan menggunakan prinsip jambatan Wheatstone. Bagi LCD yang sudah ada pada skala digital, hanya dibiarkan untuk pengesahan nilai yang dihasilkan dengan skala yang ada.

Langkah 2: Input Maklum Balas

Maklum balas input untuk sistem ini berasal dari tekanan yang diperoleh oleh sensor untuk memberikan isyarat analog dalam bentuk voltan yang sangat rendah tetapi masih dapat diproses menjadi data timbangan berat. Litar termudah sensor pengimbasan digital dibuat dari perintang sederhana yang dapat mengubah nilai rintangannya mengikut berat / tekanan yang dikenakan. Litar sensor dapat dilihat pada Gambar 2.

Sensor yang diletakkan di setiap sudut skala akan memberikan nilai yang tepat untuk jumlah input. Komponen utama perintang sensor dapat dipasang menjadi jambatan yang dapat digunakan untuk mengukur setiap sensor. Litar ini biasanya digunakan dalam litar digital yang menggunakan empat sumber yang saling bergantung. Kami hanya menggunakan empat sensor yang dilekatkan pada skala untuk eksperimen kami, dan sistem pra-tertanam pada skala ini seperti LCD dan pengawal hanya disimpan untuk mengesahkan reka bentuk kami. Litar yang kami gunakan dapat dilihat pada Rajah 3.

Jambatan Wheatstone biasanya digunakan untuk mengkalibrasi instrumen pengukuran. Kelebihan jambatan aWheatstone adalah bahawa ia dapat mengukur nilai yang sangat rendah dalam julat milli-ohm. Oleh kerana itu, skala digital dengan sensor rintangan yang rendah boleh dipercayai. Kita dapat melihat litar formula dan jambatan Wheatstone pada Rajah 4.

Kerana voltan sangat kecil maka kita memerlukan penguat instrumentasi sehingga voltan diperkuat sehingga tidak dapat dibaca oleh pengawal. Voltan maklum balas yang diperoleh dari penguat instrumentasi input diproses menjadi voltan yang dapat dibaca oleh pengawal (0 hingga 5 volt dalam reka bentuk ini). Kita dapat menyesuaikan keuntungan dengan tepat dengan menetapkan perintang penguatan di litar SLG88104. Rajah 5 menunjukkan formula untuk menentukan voltan keluaran litar SLG88104 yang digunakan.

Dari formula ini, hubungan keuntungan dijelaskan. Sekiranya nilai resistor keuntungan meningkat, maka keuntungan yang diperoleh akan menjadi lebih rendah, dan sebaliknya jika nilai resistor keuntungan menurun. Tindakbalas output akan cukup menonjol walaupun kenaikan atau penurunan nilainya kecil. Timbangan digital dapat menjadi lebih sensitif terhadap input (dengan hanya sedikit berat, nilainya berubah secara mendadak), atau sebaliknya jika kepekaan tambahan menurun. Ini dapat dilihat pada bahagian hasil.

Langkah 3: Kawal Keuntungan

Ini adalah reka bentuk yang dapat mengawal kenaikan semula setelah melalui proses penentukuran perolehan perkakasan (penentukuran perintang perintang). Dari reka bentuk bahagian sensor berat (A), ketika data yang diperoleh dari penguat instrumen, data dapat diproses kembali sehingga keuntungan dapat diatur dengan lebih mudah. Kelebihannya ialah kita dapat mengelakkan perubahan perintang penguatan perkakasan.

Dalam Rajah 5, dengan modul ADC terdapat PGA yang dapat menyesuaikan keuntungan sebelum nilai analog diubah menjadi digital. Kami memberikan rujukan input dari output Vout litar SLG88104. Keuntungan PGA akan ditetapkan sedemikian rupa sesuai dengan ukuran yang kita perlukan. Kami menggunakan keuntungan x0.25 dengan mod ADC hujung tunggal. Dengan x0.25 perolehan tidak begitu besar sehingga input yang diperoleh oleh penukar ADC dapat mengukur berat yang cukup besar atau maksimal sesuai dengan apa yang telah kita coba menggunakan Arduino iaitu 70 Kg. Selepas itu, kami menggunakan data perbandingan dengan pembilang CNT2 sebagai pembanding ADC, sehingga kami dapat mengetahui perubahannya dengan penunjuk bunyi. Caranya adalah pembanding yang kita buat dengan mengubah kalibrasi nilai CNT2 sehingga apabila berat> 60 kg, maka Output DCMP0 adalah "1". Indikator Suara akan menyala dengan frekuensi yang telah ditentukan menggunakan penunjuk suara penundaan blok sehingga blok akan menjadi logik "1" apabila waktunya adalah 0,5 s. Kelewatan kita dapat menetapkan data pembilang CNT0 menyesuaikan tempoh output 500 ms.

Langkah 4: Penapis Lulus Rendah

Lebih baik menapis isyarat output penguat pembezaan. Ini membantu menolak gangguan dan mengurangkan kebisingan jalur lebar. Penapis lulus rendah (LPF) yang dilaksanakan mengurangkan kebisingan yang tidak perlu. Litar saringan rendah rendah ini terdiri daripada perintang secara bersiri dengan beban, dan kapasitor selari dengan beban. Beberapa eksperimen menunjukkan komponen kebisingan dapat dikesan dalam saringan jalur-jalur yang mempunyai jalur lebar 32,5- 37,5 Hz semasa analisis spektrum frekuensi. Frekuensi pemotongan, fco, LPF ditetapkan ke 20 Hz, dengan menggunakan formula 1.75f ??, = fpeak. Biasanya, kapasitor mestilah sangat kecil, contohnya 100 μF.

f ?? = 1/2 ???

Mendapat R = 80 Ω.

Langkah 5: Komponen Reka Bentuk GreenPAK

Kita dapat melihat dari Gambar 8 GreenPAK mengandungi komponen yang kita perlukan modul ADC, dan Kaunter untuk menunggu masa.

Di bahagian Modul ADC, kenaikan PGA dapat menurunkan atau meningkatkan keuntungan jika diperlukan. PGA gain mempunyai fungsi yang sama dengan gain resistor di litar SLG88104.

Data output yang diperoleh oleh ADC, disusun sedemikian rupa dengan data penentukuran pembilang dengan menambahkan atau mengurangkan nilai data pembilang. Kita boleh menetapkannya mengikut perkakasan yang telah kita buat dan berat yang sesuai untuk dihasilkan. Untuk demo ini, kami mendapat dan menetapkan nilai data kaunter 250 untuk 60 kg.

Kaunter untuk masa menunggu adalah CNT0. Data pembilang pada CNT0 akan menentukan berapa lama soundindicator dihidupkan. Kita boleh menetapkan nilai ini mengikut keperluan. Untuk demo ini kami menggunakan pembilang data 3125 selama 0.5 s.

Kami menggunakan LUT0 untuk membandingkan dengan gerbang DAN standard sehingga jika masa tepat 0.5 s dan berat melebihi 60 kg, maka indikator Bunyi akan berbunyi.

Langkah 6: Hasilnya

Untuk simulasi ini kami melakukan dua ujian. Pertama, kami cuba mengetahui kesan Resistor Gain terhadap input yang diperoleh kemudian diproses dan mendapatkan nilai penentukuran perintang gain yang paling sesuai dengan skala digital yang dibuat. Yang kedua adalah membuat reka bentuk menggunakan SLG46140 agar dapat menyempurnakan keuntungan yang anda mahu dapatkan. Selepas ujian, kami mencari nilai titik perintang tertinggi untuk skala digital untuk memaksimumkan kemampuan litar penguat yang dibuat dan kemampuan skala digital yang dikembangkan. Dengan reka bentuk ini kita mendapat nilai perintang gandaan tertinggi ± 6.8 Ohm dan berat maksimum yang diukur ialah ± 60 Kg. Agak rumit untuk menyesuaikan nilai perintang penguatan kerana reka bentuknya juga sangat mempengaruhi perintang penguatan yang diperlukan. Untuk skala digital yang digunakan dalam contoh ini, sukar untuk melebihi 6.8 Ohm dalam usaha untuk mencapai berat badan yang lebih tinggi.

Selanjutnya, dari ujian kedua (menggunakan SLG46140 dan ciri-cirinya), berat maksimum yang ingin anda ukur dapat ditetapkan menggunakan modul PGA yang menetapkan keuntungan. Kami menguji dengan set kenaikan x 0.25 dan penunjuk suara dipicu dengan berat> 60 kg. Berdasarkan hasil di atas, secara fungsional, penentukuran skala digital berjalan lancar. Ini sangat membantu dalam menetapkan penguat berbanding dengan perubahan perkakasan manual. Kami juga membandingkan ukuran yang baik dengan pengawal yang dapat menyesuaikan penentukuran penguat dan mempunyai ciri ADC juga. Kelebihan reka bentuk yang ditunjukkan di sini merangkumi saiz fizikal yang lebih kecil, kesederhanaan, penggunaan kuasa, harga, dan mudah disesuaikan.

Kesimpulannya

Penunjuk Berat badan berlebihan ini menggunakan SLG46140 adalah penyelesaian yang sesuai untuk penunjuk berat yang telah ditetapkan. Reka bentukDialog Semiconductor GreenPAK di atas dilengkapkan dengan menggunakan SLG88104. Kos perbandingan yang lebih rendah, kawasan kecil, kuasa rendah, serta kemudahan pengaturcaraan GreenPAK menjadikannya lebih menonjol berbanding dengan reka bentuk mikrokontroler. Prinsip jambatan Wheatstone, penguat pembezaan, dan keuntungan boleh disesuaikan ditunjukkan. Contoh reka bentuk ini juga dapat diperluas ke aplikasi jembatan Wheatstone lain, kerana sangat dipercayai pada instrumen rintangan yang sangat rendah.