Илүүдэл жингийн индикаторыг хэрхэн яаж хийх вэ: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Энэхүү програмын гол зорилго нь объектын жинг хэмжих, дараа нь илүүдэл жинтэй тохиолдолд дохиоллын дуугаар дохио өгөх явдал юм. Системийн оролт нь ачааллын үүрээс ирдэг. Оролт нь дифференциал өсгөгчөөр олшруулсан аналог дохио юм. Аналог дохиог ADC ашиглан тоон дохио болгон хөрвүүлдэг. ADC унших үр дүнгийн утгыг хүссэн ачааллын хязгаарыг илэрхийлэхийн тулд тохируулсан тодорхой утгатай харьцуулна. Хэрэв илүүдэл жин гарсан бол дохио нь 1 Гц давтамжтайгаар асдаг. Энэхүү програмын тэмдэглэлд бид жин мэдрэгч болгон омог хэмжигч, дифференциал өсгөгч болгон SLG88104, ADC болон дохио тохируулагч болгон SLG46140V -ийг ашиглах болно. Системийг хүссэн ачааллын хязгаараас (60 кг) хэтрүүлсэн ачаалал хэрэглэснээр нотлох боломжтой. Ийм нөхцөлд 1 Гц давтамжтай дохиолол асаалттай байвал системийн ажиллагаа зөв болно. GreenPAK ™ ашиглан дизайн хийх гол давуу тал нь бүтээгдэхүүн нь жижиг, өртөг багатай, энгийн, боловсруулахад хялбар байдаг. GreenPAK нь GreenPAK Designer дээр энгийн GUI интерфэйстэй бөгөөд инженерүүдэд шинэ загварыг хурдан, хялбар хэрэгжүүлэх, дизайны шаардлагад хариу өгөх боломжийг олгодог. Хэрэв бид үүнийг цаашид хөгжүүлэхийг хүсч байвал энэ шийдэл нь маш сайн сонголт болно. GreenPAK -ийг ашиглах нь энэхүү загварыг маш энгийн, хөнгөн жинтэй болгож, ихэнх аппликейшнд хэрэгжүүлэхийн тулд маш бага талбай эзэлдэг. Дотоод хэлхээний эх үүсвэр GreenPAK -д байдаг тул энэ загварыг хэт олон нэмэлт IC оруулахгүйгээр илүү олон функцээр сайжруулах боломжтой. Энэ системийн ажиллагааг шалгахын тулд бид GreenPAK симуляцийн хэрэгслээр бүтээсэн хэлхээг хэрэгжүүлэх хэрэгтэй.

Илүүдэл жингийн индикаторыг хянахын тулд GreenPAK чип хэрхэн програмчлагдсан болохыг ойлгохын тулд шаардлагатай бүх алхмуудыг олж мэдээрэй. Гэсэн хэдий ч хэрэв та програмчлалын үр дүнг авахыг хүсч байвал GreenPAK програмыг татаж аваад аль хэдийн дууссан GreenPAK дизайны файлыг үзнэ үү. GreenPAK Development Kit -ийг компьютер дээрээ залгаж, илүүдэл жингийн индикатороо хянахын тулд тусгай IC үүсгэхийн тулд програмыг дарна уу. Хэрэв та хэлхээ хэрхэн ажилладагийг ойлгохыг хүсч байвал доор тайлбарласан алхмуудыг дагана уу.

Алхам 1: Дизайн арга

Энэхүү дизайны гол санаа бол доорх диаграммд үзүүлсэн жинг дижитал хуваарийн дагуу тохируулах ажлыг хөнгөвчлөх явдал юм. Энэ систем хэрхэн ажилладаг талаар тайлбарлах дөрвөн муж байна гэж бодъё. Систем нь жингийн мэдрэгчийн ердийн хэсэг (A) -тэй бөгөөд дараа нь аналогийг тоон өгөгдөл болгон хөрвүүлдэг. Мэдрэгч нь ихэвчлэн маш бага түвшний аналог утгыг үүсгэдэг бөгөөд тоон дохио болгон хөрвүүлсний дараа боловсруулахад илүү хялбар байдаг. Ашиглах дохио нь унших боломжтой тоон өгөгдөлтэй байх болно. Дижитал хэлбэрээр олж авсан өгөгдлийг хүссэн дижитал утга болгон дахин боловсруулж болно (хүнд эсвэл хөнгөн объектын хувьд). Эцсийн утгын төлөвийг илэрхийлэхийн тулд бид дуут дохио ашигладаг боловч үүнийг амархан өөрчилж болно. Дуут индикаторын хувьд та сайн анивчих боломжтой (Саадыг саатуулах дууны үзүүлэлт (B)). Энэхүү туршилтанд бид Wheatstone гүүр зарчмыг ашиглан холбогдсон ачааллын үүрний дөрвөн мэдрэгч бүхий одоо байгаа масштабыг ашигласан. Дижитал масштабтай LCD дэлгэцийн хувьд одоо байгаа масштабаар үүсгэсэн утгыг баталгаажуулахын тулд л үлддэг.

Алхам 2: Санал хүсэлт оруулах

Энэхүү системийн оролтын санал нь аналог дохиог маш бага хүчдэл хэлбэрээр өгөх мэдрэгчийн даралтаас үүдэлтэй боловч жингийн хуваарийн өгөгдөл болгон боловсруулж болно. Дижитал скан мэдрэгчийн хамгийн энгийн хэлхээг энгийн резистороор хийсэн бөгөөд эсэргүүцлийн утгыг хэрэглэж буй жин / даралтын дагуу өөрчлөх боломжтой. Мэдрэгчийн хэлхээг Зураг 2 -оос харж болно.

Хэмжээний булан бүрт байрлуулсан мэдрэгч нь нийт оролтын нарийвчлалтай утгыг өгөх болно. Мэдрэгчийн резисторын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гүүр болгон угсарч, мэдрэгч бүрийг хэмжих боломжтой. Энэ хэлхээг ихэвчлэн харилцан хамааралтай дөрвөн эх үүсвэр ашигладаг тоон хэлхээнд ашигладаг. Бид туршилтаа зөвхөн масштабаар суулгасан дөрвөн мэдрэгчийг ашигладаг бөгөөд LCD, хянагч гэх мэт ийм масштабтай урьдчилан суулгасан системийг зөвхөн бидний дизайныг баталгаажуулах зорилгоор хадгалдаг. Бидний ашигласан хэлхээг Зураг 3 -аас харж болно.

Wheatstone гүүрийг ихэвчлэн хэмжих хэрэгслийг шалгалт тохируулга хийхэд ашигладаг. AWheatstone гүүрний давуу тал нь милли омын хүрээнд маш бага утгыг хэмжих боломжтой юм. Үүний улмаас эсэргүүцэл мэдрэгч багатай дижитал масштаб нь маш найдвартай байж чаддаг. Бид томъёо ба Wheatstone гүүрний хэлхээг Зураг 4 -ээс харж болно.

Хүчдэл маш бага тул хүчдэлийг хянагч уншихад хангалттай хүчирхэгжүүлэхийн тулд бидэнд багажны өсгөгч хэрэгтэй болно. Оролтын багажийн өсгөгчөөс авсан санал хүсэлтийн хүчдэлийг хянагч уншиж болох хүчдэл болгон боловсруулдаг (энэ загварт 0 -ээс 5 вольт хүртэл). Бид SLG88104 хэлхээний эсэргүүцлийн эсэргүүцлийг тохируулснаар ашиг орлогоо тохируулж болно. Зураг 5 -т SLG88104 хэлхээний гаралтын хүчдэлийг тодорхойлох томъёог харуулав.

Энэ томъёоноос ашгийн хамаарлыг тодорхойлсон болно. Хэрэв олзны эсэргүүцлийн утгыг нэмэгдүүлэх юм бол олж авсан ашиг нь бага байх болно, харин эсэргүүцлийн эсэргүүцлийн утгыг бууруулбал эсрэгээрээ байх болно. Үнэ цэнийн өсөлт, бууралт бага байсан ч гаралтын хариу урвалыг нэлээд тодотгох болно. Дижитал хэмжээс нь оролтонд илүү мэдрэмтгий болдог (жаахан жинтэй байхад утга нь эрс өөрчлөгддөг), эсвэл нэмэгдсэн мэдрэмж буурвал эсрэгээрээ. Үүнийг үр дүнгийн хэсгээс харж болно.

Алхам 3: Хяналтын ашиг

Энэ бол тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын шалгалт тохируулгын процессыг давсны дараа олзыг дахин хянах боломжтой загвар юм. Жин мэдрэгчийн хэсэг (A) загвараас багаж өсгөгчөөс авсан өгөгдлийг өгөгдлийг дахин боловсруулж, ашиг орлогыг илүү хялбар тохируулах боломжтой болно. Давуу тал нь тоног төхөөрөмжийн олзны эсэргүүцлийн өөрчлөлтөөс зайлсхийх боломжтой юм.

Зураг 5 -т ADC модулийн тусламжтайгаар аналог утгыг дижитал болгохоос өмнө ашиг орлогыг тохируулах боломжтой PGA байдаг. Бид SLG88104 хэлхээний Vout гаралтын оролтын лавлагаа өгдөг. PGA -ийн ашиг орлогыг бид шаардлагатай хэмжлийн дагуу тохируулна. Бид x0.25 олзыг нэг удаагийн ADC горимоор ашигладаг. X0.25 -ийн хувьд ашиг нь тийм ч том биш бөгөөд ADC хөрвүүлэгчийн олж авсан оролт нь 70 кг жинтэй Arduino ашиглан бидний туршиж үзсэний дагуу хангалттай том эсвэл хамгийн их жинг хэмжих боломжтой юм. Үүний дараа бид CNT2 тоолууртай өгөгдлийг ADC харьцуулагч болгон ашигладаг тул дууны индикатор ашиглан өөрчлөлтийг мэдэх боломжтой болно. Энэхүү заль мэх нь CNT2 -ийн утгыг тохируулах замаар хийсэн харьцуулагч бөгөөд жин нь> 60 кг бол DCMP0 -ийн гаралт "1" болно. Дууны заагч нь блокны саатлын дууны индикаторыг ашиглан урьдчилан тодорхойлсон давтамжтайгаар асах бөгөөд ингэснээр цаг 0.5 сек байх үед блок логик "1" болно. Бид CNT0 тоолуурын өгөгдлийг тохируулж болох саатал нь гаралтын хугацааг 500 мс болгон тохируулдаг.

Алхам 4: Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр

Дифференциал өсгөгчийн гаралтын дохиог шүүхийг илүүд үздэг. Энэ нь хөндлөнгийн оролцооноос татгалзаж, өргөн зурвасын дуу чимээг бууруулдаг. Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр (LPF) нь шаардлагагүй дуу чимээг бууруулдаг. Энэхүү энгийн дамжуулах шүүлтүүрийн хэлхээ нь ачаалал бүхий цуваа резистор ба ачаалалтай зэрэгцсэн конденсатороос бүрдэнэ. Зарим туршилтаар давтамжийн спектрийн шинжилгээ хийх явцад дуу чимээний бүрэлдэхүүн хэсэг нь 32.5-37.5 Гц нэвтрэх зурвас бүхий туузан дамжуулагч шүүлтүүрт илэрдэг болохыг харуулсан. 1.75f ??, = fpeak томъёог ашиглан LPF -ийн таслах давтамжийг, fco, 20 Гц болгож тохируулсан. Ихэвчлэн конденсатор нь маш бага байх ёстой, жишээлбэл 100 μF.

е ?? = 1/2 ???

R = 80 Ω авсан.

Алхам 5: GreenPAK дизайны бүрэлдэхүүн хэсэг

Зураг 8 -аас GreenPAK нь ADC модульд хэрэгтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон хүлээгдэж буй цагийг агуулсан тоолуурыг харж болно.

ADC модуль хэсэгт PGA -ийн ашиг нь шаардлагатай бол ашгийг бууруулж эсвэл нэмэгдүүлэх боломжтой. PGA -ийн ашиг нь SLG88104 хэлхээний эсэргүүцлийн эсэргүүцэлтэй ижил үүрэг гүйцэтгэдэг.

ADC -ээс олж авсан гаралтын өгөгдлийг тоолуурын өгөгдлийг нэмэх эсвэл бууруулах замаар тоолуурын тохируулгын дагуу зохион байгуулдаг. Бид үүнийг өөрийн бүтээсэн тоног төхөөрөмж, гарахад тохирох жингийн дагуу тохируулж болно. Энэхүү демогийн хувьд бид тоолуурын өгөгдлийг 250 кг болгож 60 кг болгож тохируулж өгдөг.

Хүлээх цагийн тоолуур нь CNT0 юм. CNT0 дээрх тоолуурын өгөгдөл нь дуут дохио хэр удаан асахыг тодорхойлох болно. Бид энэ утгыг шаардлагатай хэмжээгээр тохируулж болно. Энэхүү демогийн хувьд бид 3125 мэдээллийн тоолуурыг 0.5 секундын турш ашигладаг.

Бид стандарт AND хаалгатай харьцуулахын тулд LUT0 -ийг ашигладаг бөгөөд хэрвээ яг 0.5 секунд, жин 60 кг -аас дээш байвал дууны индикатор дуугарах болно.

Алхам 6: Үр дүн

Энэхүү симуляцийн хувьд бид хоёр туршилт хийсэн. Нэгдүгээрт, бид хожим олж авсан оролтод Resistor Gain -ийн нөлөөг мэдэхийг оролдож, дижитал масштабтай хамгийн сайн тохирч байгаа эсэргүүцлийн эсэргүүцлийн тохируулгын утгыг олж авахыг хичээдэг. Хоёрдугаарт, SLG46140 ашиглан дизайныг хийж, олж авахыг хүсч буй ашиг орлогоо төгс төгөлдөр болгох боломжтой болно. Туршилтын дараа бид үүсгэсэн өсгөгчийн хэлхээний чадавхи, боловсруулсан дижитал масштабын чадавхийг нэмэгдүүлэхийн тулд дижитал масштабын эсэргүүцлийн хамгийн өндөр цэгийг хайлаа. Энэхүү дизайны тусламжтайгаар бид эсэргүүцлийн эсэргүүцлийн хамгийн өндөр утгыг ± 6.8 Ом бөгөөд хамгийн их жин нь ± 60 кг байна. Ашиглах эсэргүүцлийн утгыг тохируулах нь нэлээд төвөгтэй байдаг, учир нь дизайн нь шаардлагатай олзны эсэргүүцэлд ихээхэн нөлөөлдөг. Энэ жишээнд ашигласан дижитал хуваарийн хувьд илүү өндөр жинтэй болохын тулд 6.8 Ом -оос хэтрэхэд хэцүү байсан.

Цаашилбал, хоёрдахь туршилтаас (SLG46140 ба түүний онцлогийг ашиглан) хэмжихийг хүсч буй хамгийн их жинг ашгийг тохируулдаг PGA модулийг ашиглан тохируулж болно. Бид туршилтыг x 0.25 -ийн ашиглалтын тохиргоог хийж, 60 кг жинтэй дууны индикаторыг ажиллуулдаг. Дээрх үр дүнд үндэслэн функциональ байдлаар дижитал хуваарийн шалгалт тохируулга сайн явагддаг. Энэ нь гарын авлагын тоног төхөөрөмжийн өөрчлөлттэй харьцуулахад өсгөгчийг тохируулахад маш их тустай. Бид мөн өсгөгчийн ашиглалтын шалгалт тохируулгыг тохируулж чаддаг, мөн ADC шинж чанартай контроллертой харьцуулах боломжтой. Энд танилцуулсан дизайны давуу талууд нь жижиг хэмжээтэй, энгийн байдал, эрчим хүчний хэрэглээ, үнэ, хялбархан өөрчлөх боломжтой.

Дүгнэлт

SLG46140 -ийг ашиглан илүүдэл жингийн индикатор нь урьдчилан тогтоосон жингийн индикаторын хувьд хамгийн тохиромжтой шийдэл юм. Дээрх TheDialog Semiconductor GreenPAK загварыг SLG88104 ашиглан хийж гүйцэтгэв. Харьцангуй өртөг багатай, жижиг талбай, бага хүч чадал, GreenPAK програмчлалын хялбар байдал нь микроконтроллерийн загвартай харьцуулахад үүнийг онцлон харуулдаг. Wheatstone гүүр, дифференциал өсгөгч, тохируулгатай ашиг олох зарчмуудыг үзүүлэв. Энэхүү дизайны жишээг Wheatstone гүүрний бусад хэрэглээнд өргөжүүлж болно, учир нь энэ нь маш бага эсэргүүцэлтэй багаж хэрэгсэлд найдвартай байдаг.