Báo cáo Cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học BKHNkèm code

•Đối tượng và phạm vi đề tài: Sử dụng mạch arduino, loadcell cùng với các thiết bị điện khác để làm một cái cân có thể cân được một số vật dụng thông thường có những đặc điểm sau: • Cân

CẢM BIẾN &

XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐO

Cân điện tử (Loadcell 1kg)

GVHD: Nguyễn Hữu Quang

Nhóm 3:

Hoàng Anh Dũng 20184410

Đỗ Triệu Hải 20184430

Đào Thị Thu Hạnh 20184437

Phần 1: Giới thiệu project cân điện tử Phần 2: Các thành phần chính

Phần 3: Sơ đồ nguyên lý và kết nối Phần 4: Lập trình chương trình

CÂN ĐIỆN TỬ (LOADCELL 1KG)

PHẦN 1: GIỚI THIỆU PROJECT CÂN ĐIỆN TỬ

•Mục tiêu của đề tài: tạo cơ hội tìm hiểu và thực hành một cách thiết thực

những nội dung lý thuyết trong các môn đã học.

•Đối tượng và phạm vi đề tài: Sử dụng mạch arduino, loadcell cùng với các

thiết bị điện khác để làm một cái cân có thể cân được một số vật dụng thông thường có những đặc điểm sau:

• Cân được vật nặng tối đa 1kg

• Sử dụng LDC hiển thị khối lượng

• Có nút nhấn dùng để lấy lại mức không (reset zero) khi sử dụng thêm đĩa cân hoặc vật

chứa những gì cần cân trọng lượng

• Có nút “count” để đếm số lượng vật trên đĩa.

PHẦN 2: CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH

2.1 Cảm biến tải Loadcell

2.2 Module chuyển đổi ADC 24bit loadcell 711

HX-2.3 LCD 16×2 cho mạch đọc cảm biến loadcell

2.4 Mạch Arduino Uno R3

2.1 Cảm biến tải Loadcell(1)

GIỚI THIỆU

Cảm biến Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực

hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện

Một loadcell thường bao gồm các strain gauge được dán vào

bề mặt của thân loadcell

2.1 Cảm biến tải Loadcell(2)

Các bộ phận tạo nên 1 loadcell được hiển thị như hình dưới đây.

Ở đây có 4 strain gauges được gắn vào các bề mặt trên và dưới của loadcell theo nguyên lý mạch cầu Wheatone.

2.1 Cảm biến tải Loadcell(3)

STRAIN GAUGE

Một loadcell thường bao gồm các strain gauge được dán vào bề mặt của thân loadcell.

Strain gauge: là thành phần cấu tạo chính của loadcell, nó gồm 1 sợi dây

kim loại mảnh đặt trên một tấm cách điện đàn hồi Để tăng chiều dài của

dây diện trở strain gauge, người ta đặt chúng theo hình ziczac, mục đích

là để tăng độ biến dạng khi bị lực tác dụng qua tăng độ chính xác của cảm

biến

2.1 Cảm biến tải Loadcell(4)

Mạch cầu Wheatstone

• Bốn strain gauge được kết nối

thành 1 cầu điện trở wheatstone

như hình bên

• Một điện áp kích thích 5V cấp và 2

điểm A, C và chúng ta sẽ đo được 1

điện áp đầu ra ở 2 điểm B, D

• Tại trạng thái cân bằng (Không tải)

điện áp ra gần bằng 0

• Khi có tải trọng, tải trọng tác dụng

lên thân loadcell làm biến dạng gấy

thay đổi điện trở của các strain

gauge tạo 1 điện áp ra UBD (thường

là rất nhỏ khoảng vài mV ngay cả

khi full tải)

2.1 Cảm biến tải Loadcell(5)

Rated Output (mV/V): 1.0 +- 0.15

• Ý nghĩa thông số: Độ nhạy loadcell.

Với loadcell tương tự (analog loadcell), tín hiệu ngõ ra của loadcell phụ thuộc vào điện áp nguồn cấp cho loadcell Ở đây, loadcell 1kg và thông số ngõ ra là 1mV/V, khi đặt lên 1 trọng tải 1 kg, điện áp cung cấp cho loadcell là 5V thì tín hiệu ngõ ra đạt 5mV (1mV x 5V) điện áp này rất nhỏ để xử lý nên cần thêm bộ khuếch đại.

2.1 Cảm biến tải Loadcell(6)

Các dây

 Dây đỏ: Ngõ vào (+) (E+)

 Dây đen: Ngõ vào (–) (E-)

 Dây xanh Lá: Ngõ ra (+) (A+)

 Dây trắng: Ngõ ra (–) (A-)

2.2 Module chuyển đổi ADC 24bit loadcell HX-711(1)

GIỚI THIỆU

Mạch chuyển đổi ADC 24bit Loadcell HX711 được sử dụng

để đọc giá trị điện áp đầu ra từ cảm biến Loadcell (thường rất nhỏ

không thể đọc trực tiếp bằng VĐK) với độ phân giải ADC 24bit

và chuyển sang giao tiếp 2 dây (Clock và Data) để gửi dữ liệu về

Vi điều khiển, thích hợp để sử dụng với Loadcell trong các ứng

dụng đo cân nặng

2.2 Module chuyển đổi ADC 24bit loadcell HX-711(2)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

 Điện áp hoạt động: 2.7~5VDC

 Dòng tiêu thụ: < 1.5 mA

 Tốc độ lấy mẫu: 10 – 80 SPS (tùy chỉnh)

 Độ phân giải: 24bit ADC

 Độ phân giải điện áp: 40mV

 Kích thước: 38 x 21 x 10 mm

2.3 LCD 16×2 cho mạch đọc cảm biến loadcell(1)

GIỚI THIỆU

Màn hình text LCD16x2 xanh lá sử dụng driver HD44780, có khả

năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, màn hình có độ bền

cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ sử dụng thích hợp cho

những người mới học và làm dự án

2.3 LCD 16×2 cho mạch đọc cảm biến loadcell(2)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

nối với Breadboard

kết nối, đi dây điện

sáng để sử dụng ít điện năng hơn

thêm HD44780 datasheet để biết thêm chi tiết

2.3 LCD 16×2 cho mạch đọc cảm biến loadcell(3)

SƠ ĐỒ CHÂN LCD 16X2

2.4 Mạch Arduino Uno R3 (1)

GIỚI THIỆU

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng

dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn

Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên

nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit

Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB,

6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với

nhiều board mở rộng khác nhau

Hình 1: Mạch Arduino Uno R3

2.4 Mạch Arduino Uno R3 (2)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

PHẦN 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ KẾT NỐI (1)

Mô hình thực tế

PHẦN 4: LẬP TRÌNH CHƯƠNG TRÌNH(2)

VIDEO DEMO SẢN PHẨM

THANK YOU !