Medindo o peso com uma célula de carga: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Esta postagem cobrirá como configurar, solucionar problemas e reorganizar um circuito para medir pesos abaixo de 1kg.

Um ARD2-2151 custa € 9,50 e pode ser comprado em:

www.wiltronics.com.au/product/9279/load-ce…

O que foi usado:

-Uma célula de carga de 1 kg (ARD2-2151)

- dois amplificadores op

-Um Arduino

Etapa 1: Sobre a célula de carga

Tem uma saída muito pequena e, portanto, precisa ser amplificado com um amplificador instrumental (um ganho total de 500 foi usado para este sistema)

Uma fonte DC de 12 V é usada para alimentar a célula de carga.

opera em temperaturas de -20 graus Celsius a 60 graus Celsius, tornando-o inutilizável para o projeto que tínhamos em mente.

Etapa 2: Construindo o Circuito

A célula de carga tem uma entrada de 12 V e a saída será conectada a um amplificador de instrumentação para aumentar a saída.

A célula de carga tem duas saídas, uma saída negativa e uma saída positiva, a diferença destas será proporcional ao peso.

Os amplificadores requerem uma conexão de + 15V e -15V.

A saída do amplificador é conectada a um Arduino que precisa de uma conexão de 5 V, onde os valores analógicos serão lidos e redimensionados para uma saída de peso.

Etapa 3: Op-amp diferencial

Um amplificador diferencial é usado para amplificar a diferença da saída de tensão positiva e negativa da célula de carga.

o ganho é determinado por R2 / R

R precisa ser pelo menos 50K ohms, pois a impedância de saída da célula de carga é 1k e os dois resistores de 50k forneceriam um erro de 1%, o que é aceitável

a saída varia de 0 a 120 mV, isso é muito pequeno e precisa ser ampliado mais, um ganho maior pode ser usado no amplificador diferencial ou um amplificador não inversor pode ser adicionado

Etapa 4: Ganho Amp

Um amplificador não inversor é usado porque o amplificador diferencial só produz 120mV

a entrada analógica do arduino varia de 0 a 5v, então nosso ganho será em torno de 40 para chegar o mais próximo possível dessa faixa, pois isso aumentaria a sensibilidade do nosso sistema.

o ganho é determinado por R2 / R1

Etapa 5: Solução de problemas

A alimentação de 15 V para o amplificador operacional, 10 V para a célula de carga e 5 V para o Arduino devem ter um aterramento comum.

(todos os valores 0v precisam ser conectados juntos.)

Um voltímetro pode ser usado para garantir que a tensão caia após cada resistor para ajudar a garantir que não haja curto-circuitos.

Se os resultados forem variáveis e inconsistentes, os fios usados podem ser testados usando o voltímetro para medir a resistência do fio; se a resistência estiver "offline", significa que há resistência infinita e o fio tem um circuito aberto e não pode ser usado. Os fios devem ter menos de 10 ohms.

resistores têm uma tolerância, o que significa que eles podem ter um erro, os valores de resistência podem ser verificados com um voltímetro se o resistor for removido do circuito.

resistores menores podem ser adicionados em série ou paralelo para obter valores de resistência ideais.

Série R = r1 + r2

1 / Rparalelo = 1 / r1 + 1 / r2

Etapa 6: resultados de cada etapa

A saída da célula de carga é muito pequena e precisa ser amplificada.

A pequena saída significa que o sistema está sujeito a interferências.

Nosso sistema foi projetado em torno dos pesos que tínhamos disponíveis, que eram 500g, a resistência de ganho do amplificador de ganho é inversamente proporcional à faixa de nosso sistema

Etapa 7: Resultados do Arduino

A relação nesses resultados é linear e nos dá uma fórmula para encontrar um valor y (DU do Arduino) para um determinado valor x (peso de entrada).

Esta fórmula e a saída serão fornecidas ao arduino para calcular a saída de peso para a célula de carga.

O amplificador tem um deslocamento de 300DU, que pode ser removido inserindo uma ponte wheatstone balanceada antes que a tensão da célula de carga seja amplificada. o que daria ao circuito mais sensibilidade.

Etapa 8: Código

O código usado neste experimento está anexado acima.

Para decidir qual pino deve ser usado para ler o peso:

pinMode (A0, INPUT);

A sensibilidade (coeficiente x no excel) e deslocamento (a constante no excel eqn) são declarados:

Cada vez que o sistema é configurado, o deslocamento deve ser atualizado para o DU atual em 0g

deslocamento de flutuação = 309,71; sensibilidade de flutuação = 1,5262;

a fórmula do Excel é então aplicada à entrada analógica

e impresso no monitor serial

Etapa 9: Comparando a saída final com a entrada

A saída final fornecida pelo Arduino calculou com precisão o peso da saída.

Erro médio de 1%

Este erro é causado por diferentes leituras de DU com o mesmo peso quando o teste é repetido.

Este sistema não é adequado para uso em nosso projeto devido às limitações da faixa de temperatura.

Este circuito funcionaria para pesos de até 500g, já que 5v é o valor máximo no arduino, se o ganho de resistência for reduzido pela metade o sistema trabalhará até 1kg.

O sistema tem um grande deslocamento, mas ainda é preciso e percebe alterações de 0,4g.