Quan điểm: 222 Tác giả: Leah Publish Time: 2025-02-18 Nguồn gốc: Địa điểm
Menu nội dung
● Giới thiệu về đo lường căng thẳng
>> Bước 1: Kết nối ô tải đến HX711
>> Bước 2: Cài đặt thư viện HX711
● Cải thiện độ chính xác và xử lý tiếng ồn
>> 1. Tế bào tải căng thẳng là gì?
>> 2. Làm cách nào để hiệu chỉnh hệ thống đo căng thẳng của tôi?
>> 3. Tôi có thể sử dụng bất kỳ loại ô tải nào không?
>> 4. Tôi sử dụng ngôn ngữ lập trình nào cho Arduino?
>> 5. Các hệ thống này chính xác như thế nào?
Xây dựng một hệ thống đo căng thẳng sử dụng Arduino và cảm biến treo là một dự án thú vị kết hợp thiết bị điện tử, lập trình và kỹ thuật cơ khí. Hướng dẫn toàn diện này sẽ hướng dẫn bạn toàn bộ quá trình, từ việc thu thập các bộ phận đến mã hóa Arduino của bạn để chính xác Đo lường căng thẳng . Chúng tôi cũng sẽ bao gồm hình ảnh và video để minh họa từng bước, giúp bạn dễ dàng theo dõi và đảm bảo hoàn thành thành công dự án của bạn. Mục đích của dự án này là đi sâu vào thế giới đo lường, cung cấp sự hiểu biết thực tế về cách các cảm biến và vi điều khiển tương tác.
Đo lường căng thẳng là rất quan trọng trong các ứng dụng khác nhau, bao gồm các hệ thống cân, thử nghiệm vật liệu, tự động hóa công nghiệp và giám sát tính toàn vẹn cấu trúc. Cho dù bạn đang thiết kế một thang đo kỹ thuật số, kiểm tra sức mạnh của vật liệu hoặc theo dõi tải trọng trên cầu treo, đo căng thẳng chính xác là điều cần thiết. Bằng cách sử dụng ô tải căng thẳng kết hợp với bộ vi điều khiển Arduino, bạn có thể tạo một hệ thống đo chính xác có thể được điều chỉnh cho nhiều mục đích sử dụng. Điều này mở ra cánh cửa cho các giải pháp tùy chỉnh phù hợp với các yêu cầu cụ thể, làm cho nó trở thành một kỹ năng có giá trị cho cả người có sở thích và các chuyên gia.
Để xây dựng hệ thống đo căng thẳng của bạn, bạn sẽ cần các thành phần sau:
- Bảng Arduino: Bất kỳ mô hình nào như Arduino Uno, Nano hoặc Mega sẽ hoạt động. Arduino Uno thường được chọn vì sự đơn giản và dễ sử dụng, trong khi Nano nhỏ gọn hơn cho các dự án có ràng buộc không gian. Mega cung cấp nhiều ghim hơn, hữu ích để mở rộng hệ thống của bạn trong tương lai.
- Tế bào tải căng: Một ô tải được thiết kế đặc biệt để đo độ căng. Những tế bào tải này có nhiều khả năng khác nhau, vì vậy hãy chọn một loại phù hợp với phạm vi trọng lượng bạn dự định đo.
- Mô -đun khuếch đại HX711: Mô -đun này khuếch đại các tín hiệu nhỏ từ ô tải. HX711 là một bộ chuyển đổi tương tự sang số chuyên dụng (ADC) được thiết kế dành riêng cho cân cân, cung cấp độ chính xác cao và dễ tích hợp với các bộ vi điều khiển.
- Bánh mì và dây nhảy: Để tạo kết nối. Một bảng điều khiển cung cấp một nền tảng thuận tiện để tạo mẫu mạch của bạn, cho phép bạn dễ dàng kết nối và ngắt kết nối các thành phần mà không cần hàn. Dây nhảy được sử dụng để tạo các kết nối điện cần thiết giữa các thành phần khác nhau.
- Cung cấp năng lượng: Thông thường 5V cho HX711 và Arduino. Đây có thể là kết nối USB với máy tính của bạn hoặc bộ chuyển đổi nguồn bên ngoài.
- Máy tính: Để lập trình Arduino. Bạn sẽ cần một máy tính với Arduino IDE (môi trường phát triển tích hợp) được cài đặt để viết, biên dịch và tải mã lên bảng Arduino của bạn.
Một tế bào tải là một đầu dò chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện. Trong dự án này, chúng tôi sẽ tập trung vào một tế bào tải căng, đo lường lực được áp dụng theo cách kéo. Loại tế bào tải phổ biến nhất được sử dụng trong các ứng dụng này dựa trên các đồng hồ đo biến dạng được sắp xếp trong cấu hình cầu Wheatstone. Khi căng thẳng được áp dụng, đồng hồ đo biến dạng biến dạng, gây ra sự thay đổi điện trở điện của chúng. Sự thay đổi này sau đó được đo bằng cây cầu Wheatstone và được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp, được khuếch đại và xử lý bởi mô -đun HX711.
Dây điện là một bước quan trọng để đảm bảo mô -đun tải tải và mô -đun HX711 của bạn giao tiếp chính xác. Thực hiện theo các hướng dẫn này một cách cẩn thận:
1. Xác định dây ô tải:
- Dây màu đỏ: Kích thích (+) - Dây này cung cấp điện áp dương để cung cấp năng lượng cho cây cầu Wheatstone trong ô tải.
- Dây đen: Kích thích ( -) - Dây này cung cấp điện áp mặt đất hoặc âm cho cầu Wheatstone.
- Dây trắng: Tín hiệu (+) - Dây này mang điện áp tín hiệu dương từ cầu Wheatstone.
- Dây xanh: Tín hiệu ( -) - Dây này mang điện áp tín hiệu âm từ cầu Wheatstone.
2. Kết nối ô tải với HX711:
- Kết nối dây màu đỏ với E+ trên HX711. Điều này kết nối điện áp kích thích với mô -đun HX711.
- Kết nối dây màu đen với E- trên HX711. Điều này kết nối mặt đất với mô -đun HX711.
- Kết nối dây trắng với A+ trên HX711. Điều này kết nối tín hiệu dương với mô -đun HX711.
- Kết nối dây màu xanh lá cây với A- trên HX711. Điều này kết nối tín hiệu âm với mô -đun HX711.
3. Kết nối HX711 với Arduino:
- Kết nối chân VCC của HX711 với 5V trên Arduino. Điều này cung cấp năng lượng cho mô -đun HX711 với 5V từ Arduino.
- Kết nối chân GND của HX711 với GND trên Arduino. Điều này cung cấp một điểm chung giữa Arduino và HX711.
- Kết nối chân DT của HX711 với chân kỹ thuật số 2 trên Arduino. Chân DT (dữ liệu) gửi tín hiệu kỹ thuật số được chuyển đổi từ HX711 đến Arduino.
- Kết nối chân SCK của HX711 với chân kỹ thuật số 3 trên Arduino. Chân SCK (đồng hồ nối tiếp) được sử dụng để đồng bộ hóa việc truyền dữ liệu giữa HX711 và Arduino.
Để liên lạc với mô -đun HX711, bạn cần cài đặt thư viện của mình trong Arduino IDE của mình. Thư viện này cung cấp các chức năng để đọc dữ liệu từ HX711 và thực hiện các chuyển đổi cần thiết:
1. Mở Arduino IDE của bạn.
2. Chuyển đến Phác thảo> Bao gồm Thư viện> Quản lý thư viện. Điều này mở trình quản lý thư viện, nơi bạn có thể tìm kiếm và cài đặt thư viện.
3. Tìm kiếm 'hx711 ' và cài đặt nó. Hãy tìm thư viện của Bogdan Neculaesei, vì đây là một trong những thư viện đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi nhất cho HX711.
Bây giờ mọi thứ đã được nối dây, đã đến lúc viết mã. Dưới đây là một ví dụ đơn giản phác thảo đọc các giá trị từ ô tải và in chúng vào màn hình nối tiếp. Đây là mã ban đầu mà bạn sẽ sử dụng để kiểm tra chức năng cơ bản của hệ thống.
#include 'hx711.h '
Thang đo HX711;
const int loadCell_dt_pin = 2;
const int loadcell_sck_pin = 3;
void setup () {
Serial.begin (9600);
scale.begin (loadCell_dt_pin, loadCell_sck_pin); // DT PIN 2, PIN SCK 3
tỷ lệ.set_scale ();
tỷ lệ.tare (); // đặt lại về 0
Serial.println ( 'hx711 đã sẵn sàng! ');
}
void loop () {
if (scale.is_ready ()) {
đọc dài = scale.get_units (10); // Trung bình 10 bài đọc
Serial.println (đọc);
Độ trễ (1000);
} khác {
Serial.println ( 'tỷ lệ chưa sẵn sàng ');
}
}
Mã này khởi tạo tỷ lệ, đặt nó thành 0 và liên tục đọc dữ liệu từ nó mỗi giây. Nó kiểm tra xem HX711 đã sẵn sàng và sau đó trung bình 10 bài đọc để giảm tiếng ồn. Các kết quả được in vào màn hình nối tiếp.
Hiệu chuẩn là điều cần thiết cho các phép đo chính xác. Để hiệu chỉnh hệ thống của bạn, bạn cần xác định hệ số hiệu chuẩn chính xác. Yếu tố này chuyển đổi các bài đọc thô từ HX711 thành các đơn vị có ý nghĩa, chẳng hạn như gram hoặc kilôgam.
1. Nơi trọng lượng đã biết trên ô tải. Bắt đầu với một trọng lượng đã biết, chẳng hạn như trọng lượng hiệu chuẩn 1kg.
2. Điều chỉnh hệ số hiệu chuẩn trong mã của bạn cho đến khi các bài đọc khớp với các trọng số đã biết. Bạn có thể sử dụng màn hình nối tiếp để quan sát các bài đọc và điều chỉnh.
Bạn có thể sửa đổi mã của mình như thế này:
#include 'hx711.h '
Thang đo HX711;
const int loadCell_dt_pin = 2;
const int loadcell_sck_pin = 3;
float hiệu chuẩn_factor = -7050; // điều chỉnh giá trị này dựa trên ô tải của bạn
void setup () {
Serial.begin (9600);
scale.begin (loadCell_dt_pin, loadCell_sck_pin);
tỷ lệ.set_scale (hiệu chuẩn_factor);
tỷ lệ.tare (); // đặt lại về 0
Serial.println ( 'hx711 đã sẵn sàng! ');
}
void loop () {
if (scale.is_ready ()) {
float đọc = scale.get_units (10);
Serial.print ( 'Trọng lượng: ');
Serial.print (đọc);
Serial.println ( 'g ');
Độ trễ (1000);
} khác {
Serial.println ( 'tỷ lệ chưa sẵn sàng ');
}
}
Trong mã được cập nhật này, `hiệu chuẩn_factor` là một biến mà bạn cần điều chỉnh. Sau khi tải mã này lên Arduino của bạn, đặt trọng lượng đã biết lên ô tải và quan sát việc đọc trong màn hình nối tiếp. Điều chỉnh giá trị `hiệu chuẩn_factor` cho đến khi đọc phù hợp với trọng lượng đã biết. Dấu âm có thể là cần thiết tùy thuộc vào hướng của ô tải của bạn.
Một trong những thách thức với các phép đo tế bào tải là xử lý tiếng ồn. Tiếng ồn có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm nhiễu điện, rung động và dao động trong nguồn điện. Dưới đây là một vài kỹ thuật để cải thiện độ chính xác của hệ thống đo lường căng thẳng của bạn:
- Tính trung bình nhiều bài đọc: Như đã thấy trong các ví dụ mã, tính trung bình nhiều bài đọc có thể giúp giảm tác động của tiếng ồn ngẫu nhiên.
- Lọc: Thực hiện bộ lọc kỹ thuật số, chẳng hạn như bộ lọc trung bình di chuyển hoặc bộ lọc Kalman, có thể làm giảm thêm nhiễu.
- Che chắn: Việc che chắn mô -đun tải và mô -đun HX711 có thể giúp bảo vệ chúng khỏi nhiễu điện.
- Cung cấp năng lượng ổn định: Sử dụng nguồn điện ổn định và sạch có thể giảm thiểu các biến động có thể ảnh hưởng đến các bài đọc.
Sau khi hiệu chuẩn, kiểm tra hệ thống của bạn bằng cách treo các trọng số khác nhau và quan sát nếu các bài đọc là chính xác. Bắt đầu với một loạt các trọng số đã biết và so sánh các bài đọc từ hệ thống của bạn với các trọng số thực tế. Thực hiện điều chỉnh khi cần thiết dựa trên các quan sát của bạn.
Để biết hướng dẫn trực quan, hãy tham khảo hướng dẫn video này đi qua kết nối một ô tải với mô -đun HX711 và lập trình Arduino:
Video này cung cấp một cuộc biểu tình từng bước về toàn bộ quá trình, giúp bạn dễ dàng theo dõi.
Xây dựng một hệ thống đo căng thẳng bằng Arduino và cảm biến treo là một dự án bổ ích giúp nâng cao sự hiểu biết của bạn về thiết bị điện tử và lập trình. Bằng cách làm theo hướng dẫn này, bạn có thể tạo một hệ thống đo căng thẳng chính xác phù hợp cho các ứng dụng khác nhau. Hãy nhớ hiệu chỉnh hệ thống của bạn một cách cẩn thận và thực hiện các bước để giảm thiểu tiếng ồn để có kết quả tốt nhất. Dự án này không chỉ là xây dựng một hệ thống; Đó là về việc hiểu các nguyên tắc đo lường, xử lý tín hiệu và kiểm soát.
Một lực lượng tải trọng lực căng lực được áp dụng theo hướng kéo và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Đây là những điều cần thiết trong các kịch bản mà bạn cần để định lượng bao nhiêu thứ đang được kéo hoặc kéo dài.
Đặt các trọng số đã biết trên ô tải và điều chỉnh hệ số hiệu chuẩn trong mã của bạn cho đến khi các bài đọc khớp với trọng số đã biết. Quá trình này đảm bảo rằng hệ thống của bạn cung cấp các phép đo chính xác và đáng tin cậy.
Mặc dù bất kỳ tế bào tải nào cũng có thể hoạt động, đảm bảo nó được thiết kế đặc biệt cho các phép đo căng thẳng để có kết quả tốt nhất. Sử dụng đúng loại ô tải tối ưu hóa độ chính xác và độ tin cậy của các phép đo của bạn.
Arduino sử dụng phiên bản ngôn ngữ lập trình C/C ++ của riêng mình. Ngôn ngữ này thân thiện với người dùng và có sự hỗ trợ của cộng đồng rộng lớn, làm cho nó trở nên lý tưởng cho người mới bắt đầu và các lập trình viên có kinh nghiệm.
Với các thành phần hiệu chuẩn và chất lượng phù hợp, các hệ thống này có thể đạt được độ chính xác cao phù hợp cho hầu hết các ứng dụng. Hiệu chuẩn thường xuyên và bảo trì thích hợp đảm bảo độ chính xác duy trì theo thời gian.
.
.
[3] https://blog.csdn.net/acktomas/article/details/139938916
[4] https://www.hackster.io/tangielsky/tension-meter-for-saw-blades-on-band-saws-with-arduino-3d3298
[5] https://electronics.stackexchange.com/questions/18156/whats-simplest-way-to-measure-mass-or-weight-with-arduino
[6] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc6358960/
[7] https://www.youtube.com/watch?v=sxzoagf1koo
[8] https://forum.arduino.cc/t/looking-for-a-tension-sensor-not-load-sensor/1017088
[9] https://www.fibossensor.com/how-to-interface-a-100kg-tension-load-cell-with-arduino.html
.
