Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Czujnik nacisku - pomiar poziomu załadowania pojemnika na ekogroszek

grykar 01 Apr 2014 10:35 7749 15
  • Witam,

    układ powstał w celu sygnalizacji zawartości pojemnika z ekogroszkiem.

    Czujnik nacisku - pomiar poziomu załadowania pojemnika na ekogroszek


    Dioda się nie świeci - pojemnik jest pełny
    dioda mruga - pojemnik częściowo opróżniony (im wyższa częstotliwość mrugania diody tym mniejsza zawartość pojemnika)
    dioda świeci się - pojemnik wymaga napełnienia

    Układ konfiguruje się ustalając 2 progi:
    Zaczynamy od pustego pojemnika
    Uzupełniamy pojemniki w 1/5 pojemności
    Przyciskamy mikroprzełącznik długo (przez około 10s)
    Uzupełniamy pojemnik w 4/5 pojemności
    Przyciskamy mikroprzełącznik krótko (przez około 1s)

    Dla tak skonfigurowanego układu:
    Dioda nie będzie się świecić jeśli pojemnik będzie pełny w 4/5 objętości i więcej.
    Dioda będzie mrugać jeśli wypełnienie pojemnika spadnie poniżej 4/5 objętości.
    Częstotliwość mrugania będzie wzrastać wraz z zmniejszaniem się zawartości pojemnika.
    Kiedy zapełnienie pojemnika spadnie do 1/5 objętości wtedy dioda zapali się na stałe.

    Czujnik nacisku - pomiar poziomu załadowania pojemnika na ekogroszek


    Elementem pomiarowym jest czujnik nacisku (CZN-CP15) umieszczony pod "stopą" pojemnika z ekogroszkiem.

    Czujnik nacisku - pomiar poziomu załadowania pojemnika na ekogroszek


    Mówiąc krótko mierzony jest nacisk jaki wywiera pojemnik z ekogroszkiem. Nacisk na czujnik powoduje zmianę jego rezystancji, a Attiny13 mierzy spadek napięcia na czujniku i steruje diodą. Konfiguracja (progi pomiarowe) zapisywana jest w eeprom. Układ zasilany jest ładowarką do telefonu.

    Układ działa zgodnie założeniem. Niestety nie spełnia pokładanych w nim oczekiwaniach. Mianowicie czujnik nacisku jest elementem, który nie lubi długotrwałego stałego nacisku - gubi parametry, uodparnia się na stały nacisk. Początkowo myślałem, że uszkodziłem czujnik zbyt dużym naciskiem pełnego pojemnika, ale zrobiłem prosty eksperyment. Skręciłem w zacisku czujnik podłączony do omomierza i obserwowałem w czasie co się dzieje z rezystancją przy stałym nacisku. Niestety rezystancja powoli zaczyna rosnąć tak jakby malał nacisk. Dla mojego układu oznacza to, że pojemnik się napełnia.

    Chociaż układ nie sprawdził się w tym konkretnym zastosowaniu. Może będzie go można wykorzystać w innym celu gdzie nacisk pojawia się chwilowo. Można też odpowiednio zmodyfikować dzielnik napięcia i zamiast czujnika nacisku wstawić np: fotorezystor. Wtedy układ będzie nam sygnalizował zmianę natężenia oświetlenia. Trudno mi sobie jednak wyobrazić zastosowanie takiego układu :-)
    Liczę też na jakiś pomysł jak ominąć problem z czujnikiem nacisku.

    W załączniku schemat, projekt płytki, program i wsad.
    Attachments:

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    grykar
    Level 10  
    Offline 
    grykar wrote 39 posts with rating 48. Been with us since 2008 year.
  • #2
    User removed account
    User removed account  
  • #4
    rmierzwa
    Level 11  
    według noty katalogowej czujnik pracuje do 100N (http://www.tme.eu/pl/details/czn-cp15/czujniki-nacisku/iee/cp15/#tc659eec70fdc0d1365a7d5ee35bf34cb) więc się nie nadaje do podkładania pod stopę podajnika który razem z groszkiem/miałem jest kilka razy cięższy
  • #5
    grykar
    Level 10  
    rmierzwa wrote:
    według noty katalogowej czujnik pracuje do 100N (http://www.tme.eu/pl/details/czn-cp15/czujniki-nacisku/iee/cp15/#tc659eec70fdc0d1365a7d5ee35bf34cb) więc się nie nadaje do podkładania pod stopę podajnika który razem z groszkiem/miałem jest kilka razy cięższy


    Też tak myślałem dlatego planowałem zamontować czujnik na bocznej ścianie pojemnika, która również się odkształca i nie wywołuje dużego nacisku.

    Jednak problem tak jak pisałem polega na tym, że czujnik gubi parametry przy stałym długo trwałym nacisku. Nacisk nie musi być duży, żeby pojawił się ten efekt musi tylko być stały.

    Próba korekty tego efektu mija się chyba z celem dlatego zastanawiam się nad zastosowaniem czujnika innego typu.
  • #6
    shadow0013
    Level 34  
    grykar wrote:
    zastosowaniem czujnika innego typu

    Poszukaj w czujnikach do silosów, albo mostek tensometryczny z chińskiej wagi (przeważnie pada elektronika).
  • #8
    Freddy
    Level 43  
    shadow0013 wrote:
    grykar wrote:
    zastosowaniem czujnika innego typu

    Poszukaj w czujnikach do silosów, albo mostek tensometryczny z chińskiej wagi (przeważnie pada elektronika).

    Czy masz jakieś dokładniejsze dane odnośnie takich tensometrów ?
  • #9
    shadow0013
    Level 34  
    Freddy wrote:
    Czy masz jakieś dokładniejsze dane odnośnie takich tensometrów ?

    Niestety na temat mostków z tanich chińskich wag nic nie znalazłem. Można trochę się dowiedzieć z firmowych kart katalogowych. Bardzo podobne są te sprzedawane w cyfronice jako czujniki nacisku (belka tensometryczna) np. CN-BTSN001 firmy MAVIN a z czujników KPZ 502E-2 (WAAGEN) są dostępne karty katalogowe (różnica między nimi to materiał wykonania belki tanie i na małe obciążenia są z aluminium a te na większe ociążenia to stal narzędziowa). Opis takiego czujnika jest też w kicie AVT5177. Fakt faktem cała tania chińska waga z portalu aukcyjnego i tak jest tańsza od samego mostka (belki tensometrycznej).
  • #10
    mirek_zaf
    Level 16  
    No wreszcie coraz więcej projektów na AVR ATTinyXX w DIP8 opornikiem i 2ma kondensatorami na zasilaniu ;)
    Ja tam zwykle daję jeszcze na pinie RESET szybką diodę wstecz od pinu do zasilania VCC i coś koło 100nF od RESET do ground, no i oczywiście ustawiam FUSE'y na BOD.

    grykar wrote:

    Elementem pomiarowym jest czujnik nacisku (CZN-CP15) umieszczony pod "stopą" pojemnika z ekogroszkiem.


    Co do tego czujnika, to być może można by to zrobić w praktyce na czymś innym-a mianowicie:
    sprężyna z... magnesem + jako czujnik analogowy SS495A Halla.
    Zamiast magnesu można by dać ew. jakiś elektromagnes, gdyby tam jakieś wysokie temperatury były zagrażające rozmagnesowaniu.
    Idea jest taka, że oczywiście wraz ze zmianą odległości ten czujnik różne natężenie pola magnetycznego będzie mierzył, no a odległość oczywiście od siły nacisku na sprężynę będzie zależeć ;)
    Sam czujnik Halla nie jest specjalnie drogi, a można je też znaleźć w... silnikach BLDC od DVD, tyle że ten SS495A jest bardzo prosty w podpięciu do mikrokontrolera, bo nie potrzebuje oporników i przy zasilaniu 5V jak nie będzie pola magnetycznego to wyjściowe napięcie będzie ok. 2.5V.

    Niecodzienne zastosowanie tego czujnika Halla SS495A obrazujące możliwości tutaj :D



    Quote:
    "The electronics are in the pedestal and on top is an electromagnet with sensor (SS495A)"
  • #11
    grykar
    Level 10  
    mirek_zaf wrote:
    No wreszcie coraz więcej projektów na AVR ATTinyXX w DIP8 opornikiem i 2ma kondensatorami na zasilaniu ;)
    Ja tam zwykle daję jeszcze na pinie RESET szybką diodę wstecz od pinu do zasilania VCC i coś koło 100nF od RESET do ground, no i oczywiście ustawiam FUSE'y na BOD.


    mirek_zaf możesz napisać w jakim celu na RESET dajesz diodę i kondensator ? Rezystor nie wystarczy ?

    Rozumiem, że ustawiony BOD gwarantuje, że mikrokontroler się zresetuje jeśli napięcie spadnie poniżej pewnego progu. Teoretycznie mikrokontroler mógłby działać na napięciu poniżej progu, ale "nieprzewidywalnie" dlatego ustawiamy BOD, żeby nie działy się cuda.
  • #12
    mirek_zaf
    Level 16  
    grykar wrote:

    możesz napisać w jakim celu na RESET dajesz diodę i kondensator ? Rezystor nie wystarczy ?

    W notach aplikacyjnych ATMEL'a jak zaczynałem zabawę w AVR'y poczytałem.
    Szybka dioda po to aby przy zaniku napięcia zasilającego mikrokontroler, napięcie na pinie RESET szybko też spadło, bo jest przez spory opornik 10k do Vcc ten niewielki kondensator na pinie RESET.
    Uznałem że ma to sens skoro ATMEL chyba zalecał coś takiego i zwykle dorzucam jednocześnie ustawiając BOD.
    Powinien chyba ładnie i szybko się w stan RESET wprowadzić wtedy kiedy trzeba, czyli przy zaniku zasilania mikroprocesora, a nie w trakcie jego normalnej pracy.
    Nie pamietam który to był dokument ATMEL'a ;)
  • #13
    T_Marcin
    Level 11  
    grykar wrote:
    Mianowicie czujnik nacisku jest elementem, który nie lubi długotrwałego stałego nacisku - gubi parametry, uodparnia się na stały nacisk. Początkowo myślałem, że uszkodziłem czujnik zbyt dużym naciskiem pełnego pojemnika, ale zrobiłem prosty eksperyment. Skręciłem w zacisku czujnik podłączony do omomierza i obserwowałem w czasie co się dzieje z rezystancją przy stałym nacisku. Niestety rezystancja powoli zaczyna rosnąć tak jakby malał nacisk. Dla mojego układu oznacza to, że pojemnik się napełnia.

    Wg. katalogu czujnik ma zakres do 100N a zbiornik z węglem może mieć spokojnie ~1400N.
    1000N wsadu u mnie to minimum.
    Skręcając w zacisku do jakiej wartości siły robiłeś próbę i po jakim czasie następowała zmiana charakterystyki?

    Na temat natrafiłem szukając pomysłu na pomiar pojemności cieczy ale w zakresie dużej szklanki.
    Ten CZN-CP15 wydaje się być ciekawy.
  • #14
    grykar
    Level 10  
    T_Marcin wrote:
    Skręcając w zacisku do jakiej wartości siły robiłeś próbę i po jakim czasie następowała zmiana charakterystyki?


    Szczerze to nie wiem jaka to była siła, ale z tego co pamiętam to nie katowałem tego czujnika w zacisku. Generalnie zmiana rezystancji następowała bardzo wolno, ale miała charakter ciągły nie liniowy. Najpierw przez jakieś 5min wszystko było ok a później następowała stopniowa zmiana rezystancji przy stałym nacisku.

    Moim zdaniem czujnik dobrze nadaje się do pomiaru krótkotrwałego.
  • #15
    Marat123456789
    Level 10  
    A jakby tak robić restart układu po pomiarze. Dajmy na to zaprogramować uC żeby mierzył wagę raz na 10 minut.
  • #16
    grykar
    Level 10  
    Marat123456789 wrote:
    A jakby tak robić restart układu po pomiarze. Dajmy na to zaprogramować uC żeby mierzył wagę raz na 10 minut.


    To nie rozwiązuje problemu czujnik odkształca się mechanicznie pod wpływem stałej siły, która na niego działa. Dopiero usunięcie siły powoduje powrót do parametrów nominalnych czujnika.