- Jėgos jutiklis arba jėgai jautrus rezistorius
- Būtini komponentai
- Grandinės schema ir darbo paaiškinimas
Šiame projekte sukursime linksmą grandinę naudodami „ Force“ jutiklį ir „Arduino Uno“. Ši grandinė sukuria garsą, tiesiškai susijusį su jutikliui veikiančia jėga. Tam mes sujungsime FORCE jutiklį su „Arduino Uno“. UNO darbui atlikti naudosime 8 bitų ADC („Analog to Digital Conversion“) funkciją.
Jėgos jutiklis arba jėgai jautrus rezistorius
„FORCE“ jutiklis yra keitiklis, kuris keičia savo atsparumą, kai spaudžiamas paviršius. FORCE jutiklis yra įvairių dydžių ir formų. Mes ketiname naudoti vieną iš pigesnių versijų, nes mums nereikia daug tikslumo. FSR400 yra vienas pigiausių jėgos jutiklių rinkoje. FSR400 paveikslėlis parodytas žemiau esančiame paveikslėlyje. Jie taip pat vadinami jėgai jautriu rezistoriumi arba FSR, nes jo pasipriešinimas keičiasi atsižvelgiant į jam taikomą jėgą ar slėgį. Kai šiam jėgos jutimo rezistoriui daromas slėgis, jo varža sumažėja, ty pasipriešinimas yra atvirkščiai proporcingas veikiamai jėgai. Taigi, kai ant jo nebus daromas slėgis, FSR atsparumas bus labai didelis.
Dabar svarbu pažymėti, kad FSR 400 yra jautrus išilgai, jėga ar svoris turėtų būti sutelktas ant jutiklio akies vidurio labirinto, kaip parodyta paveikslėlyje. Jei jėga veikia netinkamu metu, prietaisas gali visam laikui sugadinti.
Kitas svarbus dalykas, kurį reikia žinoti, jutiklis gali valdyti didelio diapazono sroves. Taigi diegdami nepamirškite apie važiavimo sroves. Jutiklio jėgos riba taip pat yra 10 niutonų. Taigi galime pritaikyti tik 1 kg svorio. Jei naudojamas didesnis nei 1 kg svoris, jutiklis gali parodyti tam tikrus nuokrypius. Jei jis padidėjo daugiau nei 3 kg. jutiklis gali visam laikui sugadinti.
Kaip sakyta anksčiau, šis jutiklis naudojamas slėgio pokyčiams suvokti. Taigi, kai svoris uždedamas ant „FORCE“ jutiklio, atsparumas labai pasikeičia. FS400 atsparumas svoriui parodytas žemiau esančiame grafike,
Kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje, pasipriešinimas tarp dviejų jutiklio kontaktų mažėja, kai padidėja laidumas tarp dviejų jutiklio kontaktų. Gryno laidininko varža suteikiama:
Kur, p- Laidininko atsparumas
l = laidininko ilgis
A = laidininko plotas.
Dabar apsvarstykite laidininką, kurio pasipriešinimas yra „R“, jei ant viršininko padaromas tam tikras slėgis, dėl slėgio sumažėja laidininko plotas ir padidėja laidininko ilgis. Taigi pagal formulę laidininko varža turėtų padidėti, nes varža R yra atvirkščiai proporcinga plotui ir taip pat tiesiogiai proporcinga ilgiui l.
Taigi naudojant laidininką esant slėgiui ar svoriui, laidininko varža padidėja. Tačiau šis pokytis yra nedidelis, palyginti su bendru pasipriešinimu. Dėl didelio pokyčio daugelis laidininkų yra sukrauti kartu. Taip atsitinka aukščiau pateiktame paveiksle parodytų jėgos jutiklių viduje. Atidžiai apžiūrėjus, jutiklio viduje galima pamatyti daugybę linijų. Kiekviena iš šių linijų reiškia laidininką. Jutiklio jautrumas yra laidininkų skaičius.
Bet šiuo atveju atsparumas slėgiui mažės, nes čia naudojama medžiaga nėra grynas laidininkas. FSR čia yra tvirtos polimerinės storos plėvelės (PTF) įtaisai. Taigi tai nėra grynos laidinės medžiagos įtaisai. Jie yra pagaminti iš medžiagos, kurios atsparumas sumažėja didėjant jėgai, veikiamai jutiklio paviršiui. Ši medžiaga rodo charakteristikas, kaip parodyta FSR grafike.
Šis pasipriešinimo pokytis negali būti naudingas, nebent mes galime jų perskaityti. Turimas valdiklis gali nuskaityti tik įtampos tikimybę ir ne mažiau, tam mes naudosime įtampos skirstytuvo grandinę, todėl mes galime išvesti pasipriešinimo pokyčius, kai keičiasi įtampa.
Įtampos daliklis yra varžinė grandinė ir parodyta paveiksle. Šiame varžiniame tinkle mes turime vieną pastovią varžą ir kitą kintamą varžą. Kaip parodyta paveiksle, R1 čia yra pastovi varža, o R2 yra JĖGOS jutiklis, kuris veikia kaip pasipriešinimas. Šakos vidurio taškas imamas matuoti. Pasikeitus R2, turime pokyčių „Vout“. Taigi dėl to turime įtampos pokytį pagal svorį.
Dabar svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad valdiklio įvestas ADC konversijos rodiklis yra vos 50µAmp. Šis atsparumo pagrindu įtampos daliklio apkrovos poveikis yra svarbus, nes srovė, gaunama iš įtampos daliklio Vout, padidina paklaidos procentą, kol kas mes neturime jaudintis dėl apkrovos efekto.
Kaip patikrinti FSR jutiklį
Jėgos jutiklį galima išbandyti naudojant multimetrą. Prijunkite du FSR jutiklio kaiščius prie multimetro netaikydami jokios jėgos ir patikrinkite varžos vertę, ji bus labai didelė. Tada pritaikykite tam tikrą jėgą jo paviršiui ir pamatykite atsparumo vertės sumažėjimą.
FSR jutiklio taikymai
Jėgą jutantys rezistoriai daugiausia naudojami kuriant slėgį jutančius „mygtukus“. Jie naudojami įvairiose srityse, pavyzdžiui, automobilių užimtumo jutikliuose, varžiniuose jutikliniuose kilimėliuose, robotų pirštų galiukuose, dirbtinėse galūnėse, klaviatūrose, pėdų pronacijos sistemose, muzikos instrumentuose, įterptojoje elektronikoje, bandymų ir matavimo įrangoje, OEM kūrimo rinkinyje ir nešiojamojoje elektronikoje, sporto varžybose.. Jie taip pat naudojami išplėstosios realybės sistemose, taip pat siekiant pagerinti mobiliųjų ryšių palaikymą.
Būtini komponentai
Aparatūra: „ Arduino Uno“, maitinimo šaltinis (5v), 1000 uF kondensatorius, 100nF kondensatorius (3 vnt.), 100KΩ rezistorius, zuzeris, 220Ω rezistorius, FSR400 jėgos jutiklis.
PROGRAMINĖ ĮRANGA: „ Atmel“ studija 6.2 arba „Aurdino“ vakare
Grandinės schema ir darbo paaiškinimas
Grandinės jungtis, skirta susieti jėgos jutiklinį rezistorių su „Arduino“, parodyta žemiau esančioje diagramoje.
Jutiklio įtampa nėra visiškai tiesinė; tai bus triukšmingas. Norėdami ištrinti triukšmą, kondensatoriai yra išdėstyti per kiekvieną rezistorių skirstytuvo grandinėje, kaip parodyta paveiksle.
Čia mes paimsime daliklio teikiamą įtampą (įtampa, kuri tiesiai atspindi svorį) ir paduosime ją į vieną iš UNO ADC kanalų. Po perskaičiavimo imsime tą skaitmeninę vertę (atspindinčią svorį) ir susiesime ją su PWM verte, kad važiuotume garsiniu signalu.
Taigi, atsižvelgiant į svorį, mes turime PWM vertę, kuri keičia savo darbo santykį, priklausomai nuo skaitmeninės vertės. Didesnė skaitmeninė reikšmė, didesnė PWM darbo santykis, taigi didesnis triukšmas, kurį sukelia garsinis signalas. Taigi mes susiejome svorį su garsu.
Prieš eidami toliau, kalbėkime apie „Arduino Uno“ ADC. ARDUINO turi šešis ADC kanalus, kaip parodyta paveiksle. Tuose bet kuris arba visi iš jų gali būti naudojami kaip analoginės įtampos įėjimai. UNO ADC skiriamoji geba yra 10 bitų (taigi sveikųjų skaičių reikšmės nuo (0- (2 ^ 10) 1023)). Tai reiškia, kad jis įves 0–5 voltų įvesties įtampas į sveikas skaičius nuo 0 iki 1023. Taigi kiekvienam (5/1024 = 4,9 mV) vienetui.
Čia mes naudosime UN0 A0.
Turime žinoti keletą dalykų.
|
Pirmiausia UNO ADC kanalų numatytoji atskaitos vertė yra 5 V. Tai reiškia, kad ADC konversijai bet kuriame įėjimo kanale galime suteikti maksimalią įėjimo įtampą 5 V. Kadangi kai kurie jutikliai teikia 0–2,5 V įtampą, naudojant 5 V atskaitos tašką gauname mažesnį tikslumą, todėl turime instrukciją, leidžiančią pakeisti šią atskaitos vertę. Taigi norėdami pakeisti pamatinę vertę („analogReference ();“) Kol kas ją paliekame kaip.
Pagal numatytuosius nustatymus gauname didžiausią plokštės ADC skiriamąją gebą, kuri yra 10 bitų, šią skiriamąją gebą galima pakeisti naudojant instrukcijas („analogReadResolution (bits);“). Kai kuriais atvejais šis rezoliucijos pakeitimas gali būti naudingas. Kol kas tai paliekame kaip.
Dabar, jei pirmiau nurodytos sąlygos yra nustatytos pagal numatytuosius nustatymus, mes galime nuskaityti „0“ kanalo ADC reikšmę tiesiogiai iškviesdami funkciją „analogRead (pin);“, čia „pin“ reiškia kaištį, kuriame prijungėme analoginį signalą, šiuo atveju būtų „A0“. Vertę iš ADC galima paimti į sveiką skaičių kaip „int SENSORVALUE = analogRead (A0); “, Pagal šią instrukciją vertė po ADC įrašoma į skaičių„ SENSORVALUE “.
„Arduino Uno“ PWM gali būti pasiektas bet kuriame iš kaiščių, kuriuos PCB plokštėje simbolizuoja „~“. UNO yra šeši PWM kanalai. Savo tikslams naudosime PIN3.
|
analogWrite (3, VALUE); |
Iš aukščiau nurodytos sąlygos mes galime tiesiogiai gauti PWM signalą prie atitinkamo kaiščio. Pirmasis skliausteliuose pateiktas parametras yra PWM signalo kaiščio skaičiaus pasirinkimas. Antrasis parametras skirtas rašymo darbo santykiui.
UNO PWM reikšmę galima pakeisti nuo 0 iki 255. Kai „0“ yra mažiausia į „255“, didžiausia. Turėdami 255 darbo santykį, gausime 5 V PIN3. Jei muito koeficientas nurodomas kaip 125, PIN3 gausime 2,5 V.
Dabar mes turime 0-1024 vertę kaip ADC išvestį ir 0-255 kaip PWM darbo santykį. Taigi ADC yra maždaug keturis kartus didesnis už PWM santykį. Taigi, padaliję ADC rezultatą iš 4, gausime apytikslį muito koeficientą.
Su tuo turėsime PWM signalą, kurio darbo santykis kinta tiesiškai pagal svorį. Tai suteikiama garso signalui, atsižvelgiant į svorį, mes turime garso generatorių.