Левітаційні ваги

  • Час 28-08-2015, 12:57
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Левітаційні ваги

Концепція ваг

Левітаційні ваги

Левітаційні ваги

Ваги живляться від батарейок. Платформа ваг ширяє в повітрі за рахунок електромагнітного поля. Лінійний датчик Холла вимірює магнітне поле для визначення ваги на платформи. У неї вбудований постійний магніт, а під нею знаходиться електромагніт. Коли вантаж знаходиться на платформі, вона опускається. Лінійний датчик Холла відчуває зміна магнітного поля, і підвищує значення на виході, що свідчить про збільшення ваги.

На малюнку вище показаний креслення механічної частини і блок-схема пристрою. Технічна реалізація показана і описана нижче. Ці ваги вимірюють вагу від 0 до 20 г з точністю приблизно 0,5г.

Левітаційні ваги

Підвищувальний перетворювач

Левітаційні ваги

Для електромагніту напруга з акумулятора збільшено до 12В за допомогою MAX1771. Він керує IRL530N, який працює починаючи з 2В, і може віддавати до 24Вт. Електромагніт споживає в середньому 3.6Вт, тобто у нас є великий запас.

Перетворювач

Левітаційні ваги

Це перетворювач забезпечує 5V для мікроконтролера, датчика Холла, РК-дисплея. Це був окремий проект, який я додав до ваг. Детальніше дивіться тут

Управління електромагнітом

Левітаційні ваги

Електромагніт управляється за допомогою ШІМ через польовий транзистор. Діод компенсує зворотне ЕРС котушки індуктивності, коли транзистор закритий (що заощаджує енергію). ШІМ-сигнал 170KHz генерується LM311. Цей сигнал входить в TC4432 - MOSFET драйвер, який приводить в дію польовий транзистор. Якщо припустити, що 1N5822 має опір близько 0,2 Ом, а внутрішній опір соленоїда становить 0,27 Ом, то час L / R 0.80mH / 0,5 Ом = 1,6мс. Сигнал 170KHz з періодом 5,88мкс, тому можна припустити, що соленоїд отримує постійний струм з незначними пульсаціями.

Мікроконтролер, датчик Холла, дисплей

Левітаційні ваги

Я використовував мікроконтролер ATMega168P в цьому проекті. Він має достатню кількість висновків і АЦП. Як лінійного датчика Холла я використовував SS49E. Цей датчик видає аналогове напруга від 1,0 В до 4,0 В, пропорційне напруженості магнітного поля (від -1000 до +1000 Г). 8-символьний ЖК-дисплей це EA DOGM081-W. Вони дуже легко управляються і можуть бути підключені по декількох протоколах. Я використовую його в режимі SPI при харчуванні 5В.

Електромагніти та магніти

Левітаційні ваги

Соленоїд з повітряним сердечником, індуктивність 0.80mH. Платформа складається з клею, шматки пробки і неодимового магніту всередині і ще одного у вигляді диска на верху цієї платформи, яка служить як поверхня для вантажу.

Харчування

Левітаційні ваги

Ваги працюють від 4 АА NiMH батарей. Напруга AA NiMH батареї становить 1,2 В, тобто 4 AA NiMH повинні видавати 4.8 в. Однак, як і очікувалося, загальне напруження опинилося близько 4В. Від батарей вони пропрацюють близько 30 хвилин, але їх можна запустити від блоку живлення.

Недоліки

Ваги має два основних недоліки:
По-перше, вантаж повинен бути розташований по центру, щоб не змінювати центр ваги платформи, інакше свідчення будуть невірними
По-друге, котушка при використанні більше 5 хвилин починає грітися, що знижує точність, тому ваги треба калібрувати приблизно кожні 10 хвилин.

Розрахунок ваги за даними датчика

Я зробив таблицю залежності показань датчика від вантажу., Щоб отримати краще уявлення про взаємозв'язок між напруженістю магнітного поля і вагою вантажу. Я припускав, що все буде дуже нелінійним. На мій подив це було не так.

Левітаційні ваги

Три лінії на графіку показують дані, зібрані за різний час (з урахуванням нагріву котушки). Деякі відмінності між ними можуть пояснюватися становищем вантажу на платформі.

Прикріплені файли:
  • Levitate_Scale.rar (2 Кб)
Tags

Коментарі до новини