ميزان رقمي مع ESP32: 12 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

هل فكرت يومًا في تركيب ميزان رقمي باستخدام ESP32 وجهاز استشعار (يُعرف باسم خلية التحميل)؟ اليوم ، سأوضح لك كيفية القيام بذلك من خلال عملية تسمح أيضًا بإجراء اختبارات معملية أخرى ، مثل تحديد القوة التي يؤديها المحرك في نقطة ما ، من بين أمثلة أخرى.

سأقوم بعد ذلك بشرح بعض المفاهيم المتعلقة باستخدام خلايا التحميل ، والتقاط بيانات الخلية لبناء مقياس نموذجي ، والإشارة إلى التطبيقات الأخرى الممكنة لخلايا التحميل.

الخطوة 1: الموارد المستخدمة

• Heltec Lora 32 WiFi ESP

• خلية تحميل (من 0 إلى 50 نيوتن ، باستخدام مقياس)

• 1 مقياس جهد 100 كيلو (أفضل إذا كنت تستخدم أداة تقليم متعددة الفولتات لضبط دقيق)

• 1 أمبير Op LM358

• 2 مقاومات 1M5

• مقاومات عدد 2 10 كيلو

• 1 4k7 المقاوم

• الأسلاك

• لوح حماية

• كبل USB لـ ESP

• ميزان أو وعاء ذو حجم متدرج أو أي طريقة أخرى للمعايرة.

الخطوة 2: العرض التوضيحي

الخطوة 3: تحميل الخلايا

• هم محولات القوة.

• يمكنهم استخدام طرق مختلفة لترجمة القوة المطبقة إلى مقدار متناسب يمكن استخدامه كمقياس. من بين أكثرها شيوعًا تلك التي تستخدم مقاييس تمدد الألواح ، والتأثير الكهروضغطي ، والمكونات الهيدروليكية ، والأوتار المهتزة ، وما إلى ذلك …

• يمكن تصنيفها أيضًا حسب شكل القياس (التوتر أو الانضغاط)

الخطوة 4: تحميل الخلايا ومقاييس الإجهاد

• مقاييس التمدد الورقية عبارة عن أغشية (عادة ما تكون بلاستيكية) بسلك مطبوع لها مقاومة يمكن أن تختلف باختلاف حجمها.

• يهدف بناؤه بشكل أساسي إلى تحويل التشوه الميكانيكي إلى متغير من الحجم الكهربائي (المقاومة). يُفضل أن يحدث هذا في اتجاه واحد ، بحيث يمكن إجراء تقييم المكون. لهذا ، فإن الجمع بين عدة مقاييس تمدد شائع

• عندما تعلق بشكل صحيح على الجسم ، فإن تشوهه يساوي تشوه الجسم. وبالتالي ، تختلف مقاومته باختلاف تشوه الجسم ، والذي بدوره يرتبط بقوة التشوه.

• تُعرف أيضًا باسم مقاييس الإجهاد.

• عند شدها بقوة شد ، تتمدد الخيوط وتضيق ، مما يزيد من المقاومة.

• عند الضغط عليها بقوة ضغط ، تتقلص الأسلاك وتتوسع ، مما يقلل من المقاومة.

الخطوة 5: جسر ويتستون

• للحصول على قياس أكثر دقة وللسماح باكتشاف أكثر كفاءة لتغير المقاومة في خلية تحميل ، يتم تجميع مقياس الضغط في جسر ويتستون.

• في هذا التكوين ، يمكننا تحديد تباين المقاومة من خلال عدم توازن الجسر.

• إذا كان R1 = Rx و R2 = R3 ، فإن مقسمات الجهد ستكون متساوية ، والجهدان Vc و Vb سيكونان متساويين ، مع توازن الجسر. وهذا هو ، Vbc = 0V ؛

• إذا كانت Rx غير R1 ، فسيكون الجسر غير متوازن وسيكون الجهد Vbc غير صفري.

• من الممكن إظهار كيفية حدوث هذا الاختلاف ، ولكن هنا ، سنقوم بإجراء معايرة مباشرة ، لربط القيمة المقروءة في ADC بالكتلة المطبقة على خلية الحمل.

الخطوة 6: التضخيم

• حتى باستخدام جسر ويتستون لجعل القراءة أكثر كفاءة ، فإن التشوهات الدقيقة في معدن خلية التحميل تنتج اختلافات صغيرة في الجهد بين Vbc.

• لحل هذا الموقف ، سوف نستخدم مرحلتين من التضخيم. واحد لتحديد الفرق والآخر لمطابقة القيمة التي تم الحصول عليها إلى ADC من ESP.

الخطوة 7: التضخيم (مخطط)

• يتم الحصول على كسب خطوة الطرح بواسطة R6 / R5 وهو نفس R7 / R8.

• يتم الحصول على مكاسب الخطوة النهائية غير المقلوبة بواسطة وعاء / R10

الخطوة 8: جمع البيانات للمعايرة

• بمجرد التجميع ، نقوم بتعيين الكسب النهائي بحيث تكون قيمة أكبر كتلة مقاسة قريبة من القيمة القصوى لـ ADC. في هذه الحالة ، بالنسبة إلى 2 كجم مطبق في الخلية ، كان جهد الخرج حوالي 3 فولت 3.

• بعد ذلك ، نقوم بتغيير الكتلة المطبقة (المعروفة من خلال الميزان ولكل قيمة) ، ونربط LEITUR من ADC ، للحصول على الجدول التالي.

الخطوة 9: الحصول على علاقة دالة بين الكتلة المقاسة وقيمة ADC التي تم الحصول عليها

نستخدم برنامج PolySolve للحصول على كثير الحدود الذي يمثل العلاقة بين الكتلة وقيمة ADC.

الخطوة 10: كود المصدر

كود المصدر - #Includes

الآن بعد أن أصبح لدينا كيفية الحصول على القياسات ومعرفة العلاقة بين ADC والكتلة المطبقة ، يمكننا الانتقال إلى كتابة البرنامج بالفعل.

// Bibliotecas para utilização do display oLED # include // Necessário apenas para o Arduino 1.6.5 e anterior # include "SSD1306.h" // o mesmo que #include "SSD1306Wire.h"

كود المصدر - #Defines

// Os pinos do OLED estão conectados ao ESP32 pelos seguintes GPIO: // OLED_SDA - GPIO4 // OLED_SCL - GPIO15 // OLED_RST - GPIO16 # تعريف SDA 4 # تعريف SCL 15 # تعريف RST 16 // RST deve ser ajustado برمجيات بور

المصدر - المتغيرات والثوابت العالمية

عرض SSD1306 (0x3c ، SDA ، SCL ، RST) ؛ // Instanciando e ajustando os pinos do objeto "عرض" const int amostras = 10000 ؛ // número de amostras coletadas para a média const int pin = 13 ؛ // بينو دي ليتورا

كود المصدر - الإعداد ()

إعداد باطل () {pinMode (pin، INPUT)؛ // pino de leitura analógica Serial.begin (115200) ؛ // iniciando a serial // Inicia o display.init () ؛ display.flipScreenVertically () ، // Vira a tela verticalmente}

كود المصدر - حلقة ()

الحلقة الفارغة () {float medidas = 0.0؛ // variável para manipular as medidas float massa = 0.0 ؛ // varável para armazenar o valor da massa // inicia a coleta de amostras do ADC لـ (int i = 0 ؛ i (5000)) // se está ligado a mais que 5 segundos {// Envia um CSV contendo o instante، a medida média do ADC e o valor em gramas // para a Serial. Serial.print (مللي () / 1000.0 ، 0) ؛ // instante em segundos Serial.print ("،")؛ Serial.print (medidas، 3)؛ // valor médio obido no ADC Serial.print ("،")؛ Serial.println ((ماسا) ، 1) ؛ // massa em gramas // Escreve no buffer do display.clear ()؛ // Limpa o buffer تعرض // ajusta o alinhamento para a esquerda display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_LEFT) ؛ // ajusta a fonte para Arial 16 display.setFont (ArialMT_Plain_16) ؛ // Escreve no buffer لا يعرض Massa display.drawString (0، 0، "Massa:" + String (int (massa)) + "g")؛ // escreve no buffer o valor do ADC display.drawString (0، 30، "ADC:" + String (int (medidas))) ؛ } else // se está ligado a menos de 5 segundos {display.clear ()؛ // limpa o buffer تعرض display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_LEFT) ؛ // Ajusta o alinhamento para a esquerda display.setFont (ArialMT_Plain_24) ؛ // ajusta a fonte para Arial 24 display.drawString (0، 0، "Balança") ؛ // escreve no buffer display.setFont (ArialMT_Plain_16)؛ // Ajusta a fonte para Arial 16 display.drawString (0، 26، "ESP-WiFi-Lora") ؛ // escreve no buffer} display.display ()؛ // transfere o buffer para o display delay (50)؛ }

كود المصدر - حساب الوظيفة

// função para cálculo da massa obida pela regressão // usando oPolySolve تعويم calculaMassa (عوامة Medida) {return -6.798357840659e + 01 + 3.885671618930e-01 * medida + 3.684944764970e-04 * medida * 0738 * -3.71088 medida * medida * medida + 1.796252359323e-10 * medida * medida * medida * medida + -3.995722708150e-14 * medida * medida * medida * medida * medida + 3.284692453344e-18 * medida * medida * medida * medida * medida * ميديدا. }

الخطوة 11: البدء والقياس

الخطوة 12: الملفات

قم بتنزيل الملفات

انا لا

بي دي إف