Näkymät: 222 Kirjoittaja: Leah Publish Aika: 2025-02-12 Alkuperä: Paikka
Sisältövalikko
● Ymmärtäminen voima -antureista
>> Tyypit voimananturien tyypit
>> Tärkeimmät näkökohdat valitessa voiman anturia
● Käyttämällä jännityskuormitussoluja Arduinon kanssa
>> Katauskennon johdotus Hx711 -vahvistimeen
>> HX711 -vahvistimen yhdistäminen Arduinoon
>> Arduino -koodi kuormitussolun lukemiseen
>> Yleisten kysymysten vianmääritys
>> Robottivarsi
● Faq
>> 1. Mikä on voiman herkkä vastus (FSR) ja miten se toimii Arduinon kanssa?
>> 2. Mitkä ovat kuormitussolun käytön edut ja haitat voiman mittaamiseen verrattuna FSR: ään?
>> 3. Kuinka kalibroin Arduinoon kytkettyyn kuormakennon?
>> 4. Mikä on HX711 -vahvistimen rooli käytettäessä kuormituskennoa Arduinon kanssa?
>> 5. Voinko käyttää useita voima -antureita yhdellä arduinolla?
Mittausvoimat ovat perustavanlaatuinen vaatimus monissa tekniikan ja harrastajaprojekteissa. Rakennatko digitaalista asteikkoa, robottivarren tai materiaalitestauslaitteen, tarkasti havaitsemaan voima on ratkaisevan tärkeä. Yksi monipuolinen ja kustannustehokas ratkaisu sisältää anturijännityslaitteen käyttöä Arduino-mikrokontrollerin kanssa. Tämä artikkeli opastaa sinua a: n käyttöprosessin kautta Jännityskuormituskenno arduinolla voimanmittausta varten, laitteistojen asetukset, ohjelmointi, kalibrointi ja käytännön sovellukset.
Ennen sukellusta anturijännityslaitteen käyttämisen erityispiirteisiin arduinon kanssa on välttämätöntä ymmärtää käytettävissä olevien voimansientyyppejä ja niiden toimintaperiaatteita. Voima -anturit, jotka tunnetaan myös nimellä voiman muuntimet, muuntavat mekaanisen voiman sähköiseksi signaaliksi, joka voidaan mitata ja tulkita mikrokontrollerilla, kuten Arduino.
1. Voiman herkät vastukset (FSRS):
- FSR: t ovat muuttuvia vastuksia, joiden vastus muuttuu käytetyn voiman kanssa [1]. Niitä on helppo käyttää, mutta yleensä vähemmän tarkkoja ja alttiimpia ajautumiselle kuin muun tyyppiset voiman anturit [2].
- Sovellukset: Laadullinen voiman mittaus, kuten painalluksen tai kosketuksen havaitseminen [1].
- Edut: edulliset, helppokäyttöisyys [1].
- Haitat: epälineaarinen vaste, herkkyys voimanjakaumalle, vähemmän tarkka [2].
2. kuormitussolut:
- Kuormitussolut mittaavat voimaa havaitsemalla mekaanisen rakenteen muodonmuutos kuormituksella [7]. He käyttävät tyypillisesti Wheatstone -siltakokoonpanoon järjestettyjä venymämittareita tämän muodonmuutoksen mittaamiseksi [7].
- Sovellukset: Tarkat paino- ja voimamittaukset, digitaaliset asteikot, materiaalitestaukset [9].
- Edut: Korkea tarkkuus, lineaarinen vastaus, vankka [9].
- Haitat: monimutkaisemmat piirit, korkeammat kustannukset [7].
3. Kantamittarit:
- Kannomittarit ovat pieniä vastuksia, jotka muuttavat resistanssiä, kun ne altistetaan mekaaniselle rasitukselle [7]. Ne sitoutuvat usein rakenteeseen sen muodonmuutoksen mittaamiseksi kuorman alla [5] [7].
- Sovellukset: Stressin ja rasituksen mittaaminen rakenteissa, voiman mittaus ohjauskeppeissä [5].
- Edut: Korkea herkkyys voidaan soveltaa eri pintoihin [7].
- Haitat: Vaatii vakaa virtalähde- ja instrumentointivahvistimia, herkkä lämpötilan muutoksille [5].
- Tarkkuus: Määritä sovelluksesi vaadittava tarkkuus. Kuormitussolut ja venymämittarit tarjoavat yleensä suuremman tarkkuuden kuin FSR: t [9].
- Voima -alue: Valitse anturi, jolla on voima -alue, joka vastaa sovelluksesi odotettuja voimia [9].
- Herkkyys: Harkitse anturin herkkyyttä, joka määrittää lähtösignaalin muutoksen tietylle voimanmuutokselle [9].
- Ympäristöolosuhteet: Varmista, että anturi voi toimia luotettavasti odotetussa lämpötilassa, kosteudessa ja muissa ympäristöolosuhteissa [5].
- Kustannukset: Tasapaino suorituskykyvaatimukset projektisi budjettirajoitteilla.
Jännityskuormitussolut on erityisesti suunniteltu mittaamaan vetolujuuksia. Nämä ovat ihanteellisia sovelluksiin, joissa sinun on mitattava kuinka paljon jotain vedetään. Näin voit käyttää niitä tehokkaasti Arduinon kanssa.
- Jännityskuormitussolu: Valitse kuormakenno, jolla on sopiva voima -alue ja asennusvaihtoehdot projektillesi [9].
- Hx711 -vahvistin: HX711 on erikoistunut vahvistin, joka on suunniteltu kuormituskennoille. Se vahvistaa pienen jännitteen muutokset kuormituskennosta ja tarjoaa digitaalisen lähdön, jonka Arduino voi helposti lukea [7].
- Arduino -lautakunta: Arduino UNO tai Nano sopii useimpiin voimien mittaussovelluksiin [1].
- Johdon kytkentä: Kuormitussolun, vahvistimen ja Arduino [1] kytkemiseksi.
- Virtalähde: Vakaa 5 V: n virtalähde HX711: lle ja Arduinolle [5].
1. Väestysjännite (E+ ja E-): Kytke E+ (virityspositiivinen) ja E- (viritys negatiiviset) johdot kuormituskennosta vastaaviin E+ ja E-pinsiin Hx711: ssä [7]. Nämä nastat tarjoavat virran kuormitussolun sisällä olevalle Wheatstone -siltalle.
2. Signaalilangat (A+ ja A-): Kytke A+ (vahvistimen positiivinen) ja A- (vahvistimen negatiiviset) johdot kuormituskennosta Hx711: n A +- ja A-nastaihin [7]. Nämä tappit kuljettavat pienen differentiaalisen jännitesignaalin Wheatstone -sillasta.
1. Data PIN (DT): Kytke DT (data) -tappi Hx711: ssä Arduinon digitaaliseen nastaan. Kytke se esimerkiksi digitaaliseen nastaan A1 [9].
2. Kellotappi (SCK): Kytke SCK (kello) -tappi HX711: ssä toiseen Arduinon digitaaliseen nastaan. Kytke se esimerkiksi digitaaliseen nastaan A0 [9].
3. Power (VCC ja GND): Kytke VCC -nasta HX711: ssä Arduinon 5V -nastaan ja kytke HX711: n GND -nasta Arduinon GND -nastaan [5].
Jotta voitaisiin lukea voimamittaukset kuormakennosta, sinun on käytettävä Arduinon Hx711 -kirjastoa. Tämä kirjasto yksinkertaistaa HX711 -vahvistimen digitaalisen lähdön lukemisen prosessia.
1. Asenna HX711 -kirjasto:
- Avaa Arduino IDE.
- Siirry kohtaan Sketch> Sisällytä kirjasto> Hallitse kirjastoja.
- Hae 'Hx711 ' ja asenna kirjasto Bogdan Necula [5].
2. peruskoodirakenne:
#clude 'hx711.h '
#define dt_pin A1
#define sck_pin A0
HX711 -asteikko;
tyhjä setup () {
Serial.begin (9600);
scale.begin (dt_pin, sck_pin);
scale.set_scale ();
scale.tarre ();
}
tyhjä silmukka () {
Serial.print ( 'lukeminen: ');
Serial.print (scale.get_units (), 1);
Serial.println ( 'kg ');
viive (1000);
}
Sisällytä kirjasto:
#clude 'hx711.h '
Sisältää tarvittavan kirjaston HX711 -vahvistimen käyttämiseen [9].
Määritä nastat:
#define dt_pin A1
ja
#define sck_pin A0
Määritä Arduino -nastat, jotka on kytketty HX711: n DT- ja SCK -nastaihin [9].
Luo HX711 -objekti:
HX711 -asteikko;
Luo HX711 -luokan kohteen [9].
Alusta sarjaviestintä:
Serial.begin (9600);
Alustaa sarjaviestinnän sarjamittarin lukemien näyttämiseksi [9].
Aloita asteikko:
scale.begin (dt_pin, sck_pin);
Alustaa Hx711 määritettyjen nastajen kanssa [9].
Aseta asteikko:
scale.set_scale ();
Asettaa skaalauskertoimen. Tämä kalibroidaan myöhemmin [9].
Taara:
scale.tarre ();
Asettaa nykyisen lukemisen nollaksi [9].
Lue ja tulosta arvot :
silmukka ()
toiminto,
scale.get_units ()
lukee voiman mittausta ja
Serial.print ()
Näyttää arvon sarjamonitorissa [9].
Kalibrointi on ratkaisevan tärkeää tarkkojen voimamittausten saamiseksi. Seuraavissa vaiheissa hahmotellaan kalibrointiprosessi:
1. Määritä tunnettuja painoja: Kerää joukko tunnettuja painoja, jotka kattavat mitattavan voimat [9].
2. Aseta tunnettuja painoja kuormituskennoon: Aseta jokainen tunnettu paino kuormakennoon ja kirjaa vastaavat lukemat sarjamonitorista [9].
3. Laske kalibrointikerroin: Käytä seuraavaa kaavaa kalibrointikerroksen laskemiseen:
Kalibrointikerroin = (tunnettu paino) / (lukeminen)
Keskimäärin kustakin painosta saadut kalibrointikertoimet tarkemman arvon saamiseksi [9].
4. Päivitä koodi: Muokkaa
scale.set_scale ()
Toiminto koodissasi lasketulla kalibrointikertoimella. Esimerkiksi:
scale.set_scale (122,0); // Korvaa 122,0 kalibrointikerroksella
- Epäjohdonmukaiset lukemat: Varmista, että kuormituskenno on asennettu turvallisesti eikä niille altistuu ulkoisia värähtelyjä [4].
- Ajattavia arvoja: Käytä vakaa virtalähde ja anna kuormitussolun ja Hx711: n lämmetä ennen kalibrointia [5].
- Virheelliset arvot: Tarkista johdotus- ja kalibrointikerroin [4].
Digitaalinen asteikko on yleinen sovellus jännityskuormituskennoille ja Arduinolle. Asentamalla lavan kuormakennon päälle voit mitata laiturille asetettujen esineiden painon [9]. Arduino voi näyttää painon nestekidenäytöllä tai lähettää tiedot tietokoneelle jatkoanalyysiä varten [7].
Robotiikassa jännityskuormitussoluja voidaan käyttää robottivarren kohdistamien voimien mittaamiseen [9]. Tämä antaa robotin suorittaa tarkkoja voimanhallintaa vaativia tehtäviä, kuten herkät kokoonpanotoimenpiteet tai hauraiden esineiden käsittely [5].
Jännityskuormitussolut ovat välttämättömiä materiaalien vetolujuuden mittaamiseksi materiaalien mittaamiseksi [9]. Soveltamalla kontrolloitua voimaa näytteeseen ja mittaamalla tuloksena olevat muodonmuutokset, insinöörit voivat määrittää materiaalin ominaisuudet [7].
- Kustannustehokkuus: Arduino-levyt ja voiman anturit ovat suhteellisen edullisia verrattuna erikoistuneisiin voiman mittauslaitteisiin [1].
- Helppokäyttöisyys: Arduino IDE ja kirjastot yksinkertaistavat ohjelmointiprosessia, mikä tekee siitä aloittelijoiden saataville [1].
- Monipuolisuus: Arduino voidaan helposti integroida muihin antureihin ja laitteisiin, mikä mahdollistaa laajan sovellusvalikoiman [1].
- Mukauttaminen: Arduinon avoimen lähdekoodin luonne mahdollistaa koodin laajan mukauttamisen ja muokkaamisen [1].
Anturijännityslaitteen käyttäminen Arduinolla on monipuolinen ja kustannustehokas ratkaisu voiman mittaamiseen eri sovelluksissa. Ymmärtämällä toiminnan periaatteet, asettamalla laitteisto oikein ja kalibroimalla anturi huolellisesti, voit saavuttaa tarkkoja ja luotettavia voimamittauksia. Riippumatta siitä, rakennatko digitaalisen asteikon, robottivarren tai materiaalitestauslaitteen, anturijännityksen ja Arduinon yhdistelmä tarjoaa tehokkaan alustan projektillesi.
FSR on eräänlainen anturi, jonka vastus muuttuu sen pintaan kohdistuvan paineen määrän perusteella [1]. Kun sitä käytetään Arduinon kanssa, se on tyypillisesti kytketty jännitteenjakokokoonpanoon [1]. Paineen noustessa FSR: n vastus vähenee, mikä puolestaan muuttaa Arduinon lukevan jännitettä [1]. Arduino voi tulkita tämän jännitemuutoksen käytetyn voiman määrän määrittämiseksi [1].
Kuormitussolut tarjoavat yleensä suuremman tarkkuuden ja luotettavuuden verrattuna FSR: iin [7]. He käyttävät venymämittareita voiman mittaamiseen, mikä tarjoaa lineaarisemman ja vakaamman lähdön [7]. Kuormitussolut ovat kuitenkin tyypillisesti kalliimpia ja vaativat monimutkaisempia piirejä, kuten HX711 -vahvistin [7]. FSR: t ovat toisaalta halvempia ja helpompia käyttää, mutta ne ovat vähemmän tarkkoja, ja niiden pinnalla olevat tekijät ja voiman jakautuminen niihin voi vaikuttaa niihin [1].
Arduinoon kytketyn kuormituskennon kalibroimiseksi tarvitset tunnettuja painoja [9]. Tallenna ensin kuormituskennosta olevat raa'at lukemat ilman painoa (tarke) [9]. Aseta sitten tunnetut painot kuormituskennoon ja nauhoita vastaavat lukemat [9]. Käytä näitä datapisteitä kalibrointikertoimen (painon suhde lukemiseen) [9]. Käytä tätä kalibrointikerrointa Arduino -koodissasi muuntaaksesi raa'at lukemat tarkkoiksi voimamittauksiksi [9].
HX711 on erikoistunut vahvistin, joka on suunniteltu kuormituskennoille [7]. Kuormitussolut tuottavat erittäin pieniä jännitemuutoksia vasteena kohdistetulle voimalle, usein millivoltin alueella [7]. HX711 vahvistaa tätä pientä jännitteen muutosta, mikä tekee siitä luettavan Arduinon [7]. Se tarjoaa myös vakaan ja tarkan digitaalisen lähdön, vähentää kohinaa ja parantaa voiman mittauksen yleistä tarkkuutta [7].
Kyllä, voit käyttää useita voima -antureita yhdellä arduinolla, mutta lähestymistapa riippuu anturityypistä [1]. FSRS: n osalta voit käyttää useita analogisia tapoja Arduinossa, jokainen on kytketty erilliseen FSR -piiriin [1]. Latauskennoille, joissa on HX711 -vahvistimia, tarvitset useita digitaalisia tapia jokaiselle HX711: lle [7]. Jos nastat loppuu, voit käyttää multiplekserejä laajentaaksesi lukemasi anturien lukumäärää [1]. Muista, että useiden anturien käyttäminen voi vaatia monimutkaisempaa koodia datan hallitsemiseksi ja käsittelemiseksi jokaisesta anturista [1].
[1] https://www.youtube.com/watch?v=r7owtce6qqc
[2] https://forum.arduino.cc/t/arduino-force-pressure-sensor/957733
[3] https://huggingface.co/openbmb/viscpm-chat/raw/main/vocab.txt
[4] https://www.youtube.com/watch?v=-jlctzvkvbu
[5] https://forum.arduino.cc/t/force-measing-kit/697681
[6] https://uegeek.com/search.xml
.
.
.
