Views: 222 Penulis: LEAH PUBLISH Waktu: 2025-02-12 Asal: Lokasi
Menu konten
>> Pertimbangan utama saat memilih sensor gaya
● Menggunakan sel beban tegangan dengan Arduino
>> Pengkabelan sel beban ke penguat HX711
>> Menghubungkan amplifier HX711 ke Arduino
>> Kode Arduino untuk membaca sel beban
>> Memecahkan masalah masalah umum
>> Lengan robot
● Keuntungan Menggunakan Arduino
● FAQ
>> 1. Apa itu Force Sensitive Resistor (FSR), dan bagaimana cara kerjanya dengan Arduino?
>> 3. Bagaimana cara mengkalibrasi sel beban yang terhubung ke Arduino?
>> 4. Apa peran amplifier HX711 saat menggunakan sel beban dengan Arduino?
>> 5. Dapatkah saya menggunakan beberapa sensor gaya dengan Arduino tunggal?
● Kutipan:
Kekuatan pengukur adalah persyaratan mendasar dalam banyak proyek teknik dan hobi. Apakah Anda sedang membangun skala digital, lengan robot, atau rig pengujian bahan, kekuatan penginderaan secara akurat sangat penting. Satu solusi yang serba guna dan hemat biaya melibatkan penggunaan perangkat tegangan sensor dengan mikrokontroler Arduino. Artikel ini akan memandu Anda melalui proses penggunaan a Sel beban tegangan dengan Arduino untuk pengukuran kekuatan, mencakup pengaturan perangkat keras, pemrograman, kalibrasi, dan aplikasi praktis.
Sebelum menyelam ke spesifik menggunakan perangkat tegangan sensor dengan Arduino, penting untuk memahami jenis sensor kekuatan yang tersedia dan prinsip -prinsip pengoperasiannya. Sensor gaya, juga dikenal sebagai transduser gaya, mengubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik yang dapat diukur dan ditafsirkan oleh mikrokontroler seperti Arduino.
1. Force Sensitive Resistors (FSRS):
- FSRS adalah resistor variabel yang resistance berubah dengan gaya yang diterapkan [1]. Mereka mudah digunakan tetapi umumnya kurang akurat dan lebih rentan terhadap penyimpangan daripada jenis sensor gaya lainnya [2].
- Aplikasi: Pengukuran gaya kualitatif, seperti mendeteksi pers atau sentuhan [1].
- Keuntungan: Biaya rendah, kemudahan penggunaan [1].
- Kekurangan: Respons non-linear, sensitivitas terhadap distribusi memaksa, kurang akurat [2].
2. Sel beban:
- Sel beban mengukur gaya dengan mendeteksi deformasi struktur mekanis di bawah beban [7]. Mereka biasanya menggunakan alat pengukur regangan yang disusun dalam konfigurasi jembatan wheatstone untuk mengukur deformasi ini [7].
- Aplikasi: Pengukuran berat dan kekuatan yang tepat, skala digital, pengujian bahan [9].
- Keuntungan: akurasi tinggi, respons linier, kuat [9].
- Kekurangan: Sirkuit yang lebih kompleks, biaya lebih tinggi [7].
3. Gauge regangan:
- Pengukur regangan adalah resistor kecil yang mengubah resistensi ketika mengalami regangan mekanis [7]. Mereka sering terikat pada struktur untuk mengukur deformasinya di bawah beban [5] [7].
- Aplikasi: Mengukur tegangan dan regangan dalam struktur, pengukuran gaya pada tongkat kontrol [5].
- Keuntungan: sensitivitas tinggi, dapat diterapkan pada berbagai permukaan [7].
- Kekurangan: Membutuhkan catu daya yang stabil dan amplifier instrumentasi, sensitif terhadap perubahan suhu [5].
- Akurasi: Tentukan akurasi yang diperlukan untuk aplikasi Anda. Sel beban dan pengukur regangan umumnya menawarkan akurasi yang lebih tinggi daripada FSR [9].
- Kisaran gaya: Pilih sensor dengan rentang gaya yang cocok dengan kekuatan yang diharapkan dalam aplikasi Anda [9].
- Sensitivitas: Pertimbangkan sensitivitas sensor, yang menentukan perubahan sinyal output untuk perubahan kekuatan yang diberikan [9].
- Kondisi lingkungan: Pastikan sensor dapat beroperasi dengan andal dalam suhu yang diharapkan, kelembaban, dan kondisi lingkungan lainnya [5].
- Biaya: Seimbangkan persyaratan kinerja dengan kendala anggaran proyek Anda.
Sel beban tegang secara khusus dirancang untuk mengukur gaya tarik. Ini sangat ideal untuk aplikasi di mana Anda perlu mengukur berapa banyak sesuatu ditarik. Inilah cara menggunakannya secara efektif dengan Arduino.
- Sel beban tegangan: Pilih sel beban dengan rentang gaya yang sesuai dan opsi pemasangan untuk proyek Anda [9].
- Penguat HX711: HX711 adalah penguat khusus yang dirancang untuk sel beban. Ini memperkuat perubahan tegangan kecil dari sel beban dan memberikan output digital yang dapat dengan mudah dibaca oleh Arduino [7].
- Dewan Arduino: Arduino UNO atau Nano cocok untuk sebagian besar aplikasi pengukuran kekuatan [1].
- Menghubungkan kabel: untuk menghubungkan sel beban, amplifier, dan arduino [1].
- Catu daya: Catu daya 5V yang stabil untuk HX711 dan Arduino [5].
1. Tegangan eksitasi (E+ dan E-): Hubungkan kabel E+ (eksitasi positif) dan E- (Eksitasi Negatif) dari sel beban ke E+ dan E-pin yang sesuai pada HX711 [7]. Pin ini memberikan daya ke jembatan Wheatstone di dalam sel beban.
2. Kabel sinyal (A+ dan A-): Hubungkan kabel A+ (amplifier positif) dan A- (penguat negatif) dari sel beban ke A+ dan A- pin pada HX711 [7]. Pin ini membawa sinyal tegangan diferensial kecil dari jembatan wheatstone.
1. Data Pin (DT): Sambungkan pin DT (data) pada HX711 ke pin digital di Arduino. Misalnya, sambungkan ke Pin Digital A1 [9].
2. Pin jam (SCK): Sambungkan pin SCK (jam) pada HX711 ke pin digital lain di Arduino. Misalnya, sambungkan ke Digital Pin A0 [9].
3. Power (VCC dan GND): Hubungkan pin VCC pada HX711 ke pin 5V di Arduino, dan sambungkan pin GND pada HX711 ke pin GND pada Arduino [5].
Untuk membaca pengukuran gaya dari sel beban, Anda harus menggunakan pustaka HX711 untuk Arduino. Perpustakaan ini menyederhanakan proses membaca output digital dari amplifier HX711.
1. Instal perpustakaan HX711:
- Buka Ide Arduino.
- Pergi ke Sketsa> Sertakan Perpustakaan> Kelola Perpustakaan.
- Cari 'HX711 ' dan instal perpustakaan oleh Bogdan Necula [5].
2. Struktur Kode Dasar:
#include 'hx711.h '
#define dt_pin A1
#define sck_pin A0
Skala HX711;
void setup () {
Serial.Begin (9600);
scale.begin (dt_pin, sck_pin);
scale.set_scale ();
skala.tare ();
}
void loop () {
Serial.print ( 'Reading: ');
Serial.print (skala.get_units (), 1);
Serial.println ( 'kg ');
tunda (1000);
}
Sertakan perpustakaan:
#include 'hx711.h '
Termasuk pustaka yang diperlukan untuk menggunakan amplifier HX711 [9].
Tentukan pin:
#define dt_pin A1
Dan
#define sck_pin A0
Tentukan pin Arduino yang terhubung ke pin DT dan SCK dari HX711 [9].
Buat objek HX711:
Skala HX711;
Membuat objek kelas HX711 [9].
Inisialisasi komunikasi serial:
Serial.Begin (9600);
Menginisialisasi komunikasi serial untuk menampilkan bacaan pada monitor serial [9].
Mulai Skala:
scale.begin (dt_pin, sck_pin);
Menginisialisasi HX711 dengan pin yang ditentukan [9].
Tetapkan skala:
scale.set_scale ();
Mengatur faktor penskalaan. Ini akan dikalibrasi nanti [9].
Tara:
skala.tare ();
Mengatur bacaan saat ini sebagai nol [9].
Nilai Baca dan Cetak: Di
lingkaran()
fungsi,
scale.get_units ()
membaca pengukuran gaya, dan
Serial.print ()
Menampilkan nilai pada monitor serial [9].
Kalibrasi sangat penting untuk mendapatkan pengukuran gaya yang akurat. Langkah -langkah berikut menguraikan proses kalibrasi:
1. Tentukan bobot yang diketahui: Kumpulkan satu set bobot yang diketahui yang mencakup kisaran kekuatan yang Anda harapkan untuk diukur [9].
2. Tempatkan bobot yang diketahui pada sel beban: Tempatkan setiap berat yang diketahui pada sel beban dan catat bacaan yang sesuai dari monitor serial [9].
3. Hitung faktor kalibrasi: Gunakan rumus berikut untuk menghitung faktor kalibrasi:
Faktor kalibrasi = (berat yang diketahui) / (membaca)
Rata -rata faktor kalibrasi yang diperoleh dari setiap bobot untuk mendapatkan nilai yang lebih akurat [9].
4. Perbarui Kode: Ubah
scale.set_scale ()
Fungsi dalam kode Anda dengan faktor kalibrasi yang dihitung. Misalnya:
scale.set_scale (122.0); // Ganti 122.0 dengan faktor kalibrasi Anda
- Bacaan yang tidak konsisten: Pastikan sel beban dipasang dengan aman dan tidak mengalami getaran eksternal [4].
- Nilai melayang: Gunakan catu daya yang stabil dan biarkan sel beban dan HX711 untuk melakukan pemanasan sebelum kalibrasi [5].
- Nilai yang salah: periksa ulang faktor kabel dan kalibrasi [4].
Skala digital adalah aplikasi umum untuk sel beban tegangan dan Arduino. Dengan memasang platform di atas sel beban, Anda dapat mengukur berat objek yang ditempatkan pada platform [9]. Arduino dapat menampilkan bobot pada layar LCD atau mengirim data ke komputer untuk analisis lebih lanjut [7].
Dalam robotika, sel beban tegangan dapat digunakan untuk mengukur gaya yang diberikan oleh lengan robot [9]. Hal ini memungkinkan robot untuk melakukan tugas yang membutuhkan kontrol gaya yang tepat, seperti operasi perakitan yang halus atau menangani objek rapuh [5].
Sel beban tegang sangat penting dalam pengujian bahan untuk mengukur kekuatan tarik bahan [9]. Dengan menerapkan gaya terkontrol ke sampel dan mengukur deformasi yang dihasilkan, insinyur dapat menentukan sifat material [7].
- Efektivitas biaya: Papan Arduino dan sensor kekuatan relatif murah dibandingkan dengan peralatan pengukuran kekuatan khusus [1].
- Kemudahan Penggunaan: Ide Arduino dan perpustakaan menyederhanakan proses pemrograman, membuatnya dapat diakses oleh pemula [1].
- Fleksibilitas: Arduino dapat dengan mudah diintegrasikan dengan sensor dan perangkat lain, memungkinkan untuk berbagai aplikasi [1].
- Kustomisasi: Sifat open-source dari Arduino memungkinkan kustomisasi dan modifikasi kode yang luas [1].
Menggunakan perangkat tegangan sensor dengan Arduino adalah solusi serbaguna dan hemat biaya untuk pengukuran kekuatan dalam berbagai aplikasi. Dengan memahami prinsip -prinsip operasi, mengatur perangkat keras dengan benar, dan dengan hati -hati mengkalibrasi sensor, Anda dapat mencapai pengukuran gaya yang akurat dan andal. Apakah Anda sedang membangun skala digital, lengan robot, atau rig pengujian bahan, kombinasi ketegangan sensor dan Arduino menyediakan platform yang kuat untuk proyek Anda.
FSR adalah jenis sensor yang ketahanannya berubah berdasarkan jumlah tekanan yang diterapkan pada permukaannya [1]. Saat digunakan dengan Arduino, biasanya terhubung dalam konfigurasi pembagi tegangan [1]. Ketika tekanan meningkat, resistensi FSR berkurang, yang pada gilirannya mengubah tegangan yang dibaca Arduino [1]. Perubahan tegangan ini dapat ditafsirkan oleh Arduino untuk menentukan jumlah gaya yang diterapkan [1].
Sel beban umumnya menawarkan akurasi dan keandalan yang lebih tinggi dibandingkan dengan FSR [7]. Mereka menggunakan alat pengukur regangan untuk mengukur gaya, memberikan output yang lebih linier dan stabil [7]. Namun, sel beban biasanya lebih mahal dan membutuhkan sirkuit yang lebih kompleks, seperti penguat HX711 [7]. FSR, di sisi lain, lebih murah dan lebih mudah digunakan tetapi kurang akurat dan dapat dipengaruhi oleh faktor -faktor seperti suhu dan distribusi gaya pada permukaannya [1].
Untuk mengkalibrasi sel beban yang terhubung ke Arduino, Anda akan membutuhkan bobot yang diketahui [9]. Pertama, catat bacaan mentah dari sel beban tanpa bobot yang diterapkan (tare) [9]. Kemudian, tempatkan bobot yang diketahui pada sel beban dan catat bacaan yang sesuai [9]. Gunakan titik data ini untuk menghitung faktor kalibrasi (rasio berat terhadap membaca) [9]. Terapkan faktor kalibrasi ini dalam kode Arduino Anda untuk mengubah pembacaan mentah menjadi pengukuran gaya yang akurat [9].
HX711 adalah penguat khusus yang dirancang untuk sel beban [7]. Sel beban menghasilkan perubahan tegangan yang sangat kecil dalam menanggapi gaya yang diterapkan, seringkali dalam kisaran milivolt [7]. HX711 memperkuat perubahan tegangan kecil ini, membuatnya dapat dibaca oleh Arduino [7]. Ini juga memberikan output digital yang stabil dan akurat, mengurangi noise dan meningkatkan ketepatan keseluruhan pengukuran gaya [7].
Ya, Anda dapat menggunakan beberapa sensor gaya dengan Arduino tunggal, tetapi pendekatannya tergantung pada jenis sensor [1]. Untuk FSR, Anda dapat menggunakan beberapa pin analog di Arduino, masing -masing terhubung ke sirkuit FSR terpisah [1]. Untuk sel beban dengan amplifier HX711, Anda akan memerlukan beberapa pin digital untuk setiap HX711 [7]. Jika Anda kehabisan pin, Anda dapat menggunakan multiplexer untuk memperluas jumlah sensor yang dapat Anda baca [1]. Perlu diingat bahwa menggunakan beberapa sensor mungkin memerlukan kode yang lebih kompleks untuk mengelola dan memproses data dari masing -masing sensor [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-ocat/raw/main/vocab.txt
[4] https://www.youtube.com/watch?v=-jlctzvkvbu
[5] https://forum.arduino.cc/t/force-measuring-kit/697681
[6] https://uegeek.com/search.xml
[7] https://www.instructable.com/force-measurement-with-arduino-and-data-logger-gui/
[8] https://forum.arduino.cc/t/measuring-the-amount-of-force-applied-to-a-human/462844
[9] https://www.fibossensor.com/what-is-te-best-tension-load-cell-for-arduino-projects.html
