Tabla de contenido:
- Paso 1: Acerca de la celda de carga
- Paso 2: construcción del circuito
- Paso 3: amplificador operacional diferencial
- Paso 4: ganancia de amplificador
- Paso 5: resolución de problemas
- Paso 6: Resultados de cada paso
- Paso 7: Resultados de Arduino
- Paso 8: Código
- Paso 9: Comparación de la salida final con la entrada
Video: Medición de peso con una celda de carga: 9 pasos
2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41
Esta publicación cubrirá cómo configurar, solucionar problemas y reorganizar un circuito para medir pesos de menos de 1 kg.
Un ARD2-2151 cuesta 9,50 € y se puede comprar en:
www.wiltronics.com.au/product/9279/load-ce…
Qué se utilizó:
-Una celda de carga de 1 kg (ARD2-2151)
-dos amplificadores op
-Un Arduino
Paso 1: Acerca de la celda de carga
Tiene una salida muy pequeña y, por lo tanto, debe amplificarse con un amplificador instrumental (se usó una ganancia total de 500 para este sistema)
Se utiliza una fuente de CC de 12 V para alimentar la celda de carga.
opera en temperaturas de -20 grados Celsius a 60 grados Celsius, por lo que es inutilizable para el proyecto que teníamos en mente.
Paso 2: construcción del circuito
La celda de carga tiene una entrada de 12V y la salida se conectará a un amplificador de instrumentación para aumentar la salida.
La celda de carga tiene dos salidas, una negativa y una positiva, la diferencia de estas será proporcional al peso.
Los amplificadores requieren una conexión de + 15V y -15V.
La salida del amplificador está conectada a un Arduino que necesita una conexión de 5 V, donde los valores analógicos se leerán y se escalarán a una salida de peso.
Paso 3: amplificador operacional diferencial
Se usa un amplificador diferencial para amplificar la diferencia de la salida de voltaje positivo y negativo de la celda de carga.
la ganancia está determinada por R2 / R
R debe ser de al menos 50K ohmios ya que la impedancia de salida de la celda de carga es 1k y las dos resistencias de 50k darían un error del 1% que es excepcional
la salida varía de 0 a 120 mV esto es demasiado pequeño y necesita ser amplificado más, se podría usar una ganancia mayor en el amplificador diferencial o se podría agregar un amplificador no inversor
Paso 4: ganancia de amplificador
Se utiliza un amplificador no inversor porque el amplificador diferencial solo emite 120 mV
la entrada analógica al arduino varía de 0 a 5v por lo que nuestra ganancia será de alrededor de 40 para acercarnos lo más posible a ese rango porque eso aumentaría la sensibilidad de nuestro sistema.
la ganancia está determinada por R2 / R1
Paso 5: resolución de problemas
El suministro de 15 V al amplificador operacional, 10 V a la celda de carga y 5 V al Arduino deben tener una conexión a tierra común.
(todos los valores de 0v deben estar conectados juntos).
Se puede usar un voltímetro para asegurarse de que el voltaje caiga después de cada resistencia para ayudar a garantizar que no haya cortocircuitos.
Si los resultados son variables e inconsistentes, los cables usados pueden probarse usando el voltímetro para medir la resistencia del cable, si la resistencia dice "fuera de línea" significa que hay una resistencia infinita y el cable tiene un circuito abierto y no se puede usar. Los cables deben tener menos de 10 ohmios.
las resistencias tienen una tolerancia, lo que significa que podrían tener un error, los valores de resistencia se pueden verificar con un voltímetro si la resistencia se retira del circuito.
Se pueden agregar resistencias más pequeñas en serie o en paralelo para obtener valores de resistencia ideales.
Rseries = r1 + r2
1 / Rparalelo = 1 / r1 + 1 / r2
Paso 6: Resultados de cada paso
La salida de la celda de carga es muy pequeña y debe amplificarse.
La pequeña salida significa que el sistema es propenso a interferencias.
Nuestro sistema se diseñó en función de los pesos que teníamos disponibles, que eran de 500 g, La resistencia de ganancia del amplificador de ganancia es inversamente proporcional al rango de nuestro sistema.
Paso 7: Resultados de Arduino
La relación en estos resultados es lineal y nos da una fórmula para encontrar un valor y (DU de Arduino) para un valor x dado (peso de entrada).
Esta fórmula y la salida se le darán al arduino para calcular la salida de peso para la celda de carga.
El amplificador tiene una compensación de 300DU, esto podría eliminarse insertando un puente de Wheatstone balanceado antes de que se amplifique el voltaje de la celda de carga. lo que proporcionaría más sensibilidad al circuito.
Paso 8: Código
El código utilizado en este experimento se adjunta arriba.
Para decidir qué pin se debe usar para leer el peso:
pinMode (A0, ENTRADA);
La sensibilidad (coeficiente x en excel) y el desplazamiento (la constante en excel eqn) se declaran:
Cada vez que se configura el sistema, la compensación debe actualizarse al DU actual en 0g
desplazamiento de flotación = 309,71; sensibilidad de flotación = 1,5262;
Luego, la fórmula de Excel se aplica a la entrada analógica.
e impreso en el monitor de serie
Paso 9: Comparación de la salida final con la entrada
La salida final dada por Arduino calculó con precisión el peso de salida.
Error medio del 1%
Este error se debe a diferentes lecturas de DU con el mismo peso cuando se repite la prueba.
Este sistema no es adecuado para su uso en nuestro proyecto debido a las limitaciones del rango de temperatura.
Este circuito funcionaría para pesos de hasta 500 g, ya que 5v es el valor máximo en el arduino, si la resistencia de ganancia se reduce a la mitad, el sistema funcionaría hasta 1 kg.
El sistema tiene una gran compensación, pero sigue siendo preciso y nota cambios de 0,4 g.
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