jak zaprojektowac siłomierz tensometryczny?

Question

jak zaprojektowac siłomierz tensometryczny?

paw-kosmosu 30 Dec 2003 18:28 11556 14

#1 30 Dec 2003 18:28

paw-kosmosu paw-kosmosu

Level 1

#1 30 Dec 2003 18:28

cześć
mamy(ja i kolega ze studiow) za zadanie zaprojektowac siłomierz tensometryczny. korzystajac z porad zawartych na tym forum chcielismy to zrobic na jakims gotowym mikrokontrolerze(AD7710 zdaje sie). ale nasz opiekun ćwiczenia stwierdził, że to rozwiazanie nie spełnia załozeń projektu, bo jest za drogie :? wiec robimy to tak:
wybieramy jakies 2 tensometry z http://www.tenmex.pl (po 15 zł )układamy je w mostek i dajemy na wzmacniacz i aktywny filtr dolnoprzepustowy (w sumie dwa OP07 po 1.60 kazdy ), do tego jakis przetwornik PIC (8 bitowy wystarczy, dokładność wyników nie musi być duża), z którego przez LPT ma iść wszystko prosto do komputera.
nie wiem czy to bedzie działać (niekoniecznie musi) ale czy to mniej wiecej trzyma się kupy ? bede wdzięczny za jakieś wskazówki (dobór przetwornika, przykładowe rozwiązania albo jakaś literatura) oraz linki do firm które robia takie rzeczy
dzięki wielkie
i szczęśliwego nowego roku
Tomek

Witgol · Answer 1 · 2004-01-03T23:38:42+01:00

Mam trochę mało czasu, ale spróbuję zwrócić uwagę na aparę spraw:
1) o pomiarach decyduje zarówno elektronika jak i mechanika. To niezła sztuka prawidłowo zaprojektować układ mechaniczny do pomiaru siły. Wiedzieć, gdzie nakleić tensometry (najlepiej aż 4 sztuki do prawidłowej kompensacji wpływu temp. i zwiększenia czyłości pomiarów przez zbudowanie pełnego mostka) itd. Dobrym rozwiązaniem jest po prostu kupić czujnik siły z już naklejonymi tensometrami. Koszt nowego to niecałe 200zł. Dla pracy może mógłby to być czujnik niepełnowartościowy (!!!np. o nieco zaniżonej liniowiści lub podobne, gdzie uszkodzenie układu jest np. na poziomie 0.5% - co dla was nie ma znaczenia, a nie może być dopuszczonu do produkcji), odkupiony od jakiejś firmy produkującej wagi. Można napisać do kilku firm jakiś list, że wykonujecie pracę, że się uczycie itd...., może sprzedadzą coś wybrakowanego.
2) Najlepiej, zeby to coś kupione miało już tensometry. Dlaczego? To prosre (choć cholernie skomplikowane):
- sztuką jest nakleić tensometry - wybrać prawidłowo miejsce naklejenia, po dokładnych wyliczeniach naprężeń - i to w miejscach, gdzie zmiana temperatury nie będzie wprowadzała błędnych naprężeń;-kupić tensometry pomiarowe i kompensacyjne (łącznie 6 szt); - kupić specjalne kleje do tensometrów (drogie) i umieć je zastosować - nie może tu być dowolny klej; - prawidłowo klej utwardzić i przeprowadzić wygrzewanie; - itd. - już dalej nie będę pisał, bo technologia jest długa
3) Pamiętać należy o kupieniu i naklejeniu oprócz tensometrów pomiarowych również tensometrów kompencacyjnych - do przeprowadzenie początkowego zerowanie mostka
4) Problemem jest przeprowadzenie kompensacji temperaturowej - tak, aby zmiany temp. elementu pomiarowego wraz z tensometrami nie powodowało będnego rozjechania się mostka
5) Pamiętać należy, że sygnał z mostka posiada napięcia w zakresie pojedynczych MIKROwoltów (tylko czasami aż do ok. 20mikro) - a więc aby uzysakć jakąś rozdzielczość pomiaru (chociażby 8-bitową) trzeba mierzyć z rozdzielczościami PONIŻEJ 1mikrowolta. I tu niestety kłania się stabilność elektroniki - wartość współczynnika napięcia niezrównoważenia dla wzm. op07 to ok. 1mikrowolta/na 1stopień celsjusza - A WIĘC wielokrotnie za dużo - układ zacznie mierzyć temperaturę elektroniki a nie siłę. Zastosować trzebaby np. stabilne wzmacniacze z przetwarzaniem - a to kosztuje...
6) Nie zawsze redukcja kosztów pozwala w ogóle zrealizować układ. Aby prawidłowo zbudować układ pomiarowy porponuję mimo wszystko !!!zakupić za ok. 40zł specjalizowany układ AD7730L; nie będzie potrzeba ŻADNYCH dodatkowych wzmacniaczy operacyjnych, dodatkowych przetworników A/D, stabilnych zasilaczy itd. !!! Cała aplikacja to mostek tensometryczny(podpięty bezpośrednio do scalaka) + scalak + podłączenie np. do PC do portu drukarkowego (szeregowa transmisja danych - w sumie dosyć łatwa) + oczywiście zasilacz 5V. PO CO się męczyć, skoro w sumie za relatywnie niewielkie pieniądze można dobrze mierzyć, a oszczędność rzędu 50 zł spowoduje, ze po kilku tygodniach wysiłków i tak układ nie będzie mierzył.

To tyle. Budowa układów tensometrycznych wydaje sie byc prosta. Ale żeby faktycznie mierzyć siłę a nie np. temperaturę i nie mieć na wyświetlaczu np. latających wskazań - to trzeba się nieźle napracować.
Pozdrawiam w nowym roku i życzę sukcesów.
Witek

marko30 · Answer 2 · 2004-11-09T20:10:44+01:00

Planuje zrobic wage w oparciu o uklad AD7730L. Byłbym wdzieczny za schemat ,jakas aplikacje.

marko30 · Answer 3 · 2004-11-09T20:36:22+01:00

Witgol gdize mozna kupic AD7730 w cenie okolo 40 zl :-)

?

Witgol · Answer 4 · 2004-11-10T08:08:27+01:00

Witam
Przepraszam, może wprowadziłem w błąd, ale jest to cena netto (sorry, zbyt mocno siedzę w firmie i czasem wymyka mi się cena netto i to jeszcze przy zakupach firmowych...). Być może w rzeczywistości w sklepach przy cenie brutto i z dołożoną kosmiczną marżą sklepu będzie nieco więcej. ALE WAŻNIEJSZE jest to, że podałem cenę układu AD7730L, a nie AD7730 ! To niestety jest zasdnicza różnica w cenach! I tak dla układu AD7730 cena wynosi ok. 65zł netto (czyli ok. 80zł brutto). Niestety, podaję orientacyjne kwoty zakupów hurtowych, nie bardzo orientuję się w rzeczywistych cenach sklepowych - przepraszam.
Co do różnicy w układach różnią sie zasdniczo (tak na pierwszy rzut oka) rozdzielczością pomiarową - AD7730L jest ponad DWA razy gorszy od AD7730 !
Acha - co do schematów aplikacyjnych - oczywiście zawarte są w dokumentacji pdf dla układu scalonego. Co do oprogramowania na PC, o którym wspominałem, dostępne jest chyba (?) nawet na stronach Analoga. Pamiętam jak przez mgłę (to było już bardzo dawno...), że pierwsze próby tego układu polegały właśnie na stworzeniu najprostrzej aplikacji mostka tensometrycznego i podłączeniu układu pod PC z oprogramowaniem znalezionym w sieci. Po prostu minimum wysiłku na początek.
Pozdrawiam

PiotrLotnik · Answer 5 · 2005-03-22T14:10:28+01:00

Czy ktoś mógł by coś napisać na temat tego przetwornika AD7730. Chodzi mi mianowicie o połączenie go Mikrokontrolerem i jakiś przykładowy programik do odczytu danych z tego przetwornika.
Ja już od miesiąca próbuje zgrać ten układ z moim Kontrolerem i nic wiec prosze o litość i pomoc.
Pozdrawiam
Piotr
Ps. Note katalogową znam juz na pamięć, przeszukałem też cały internet i nadal nic.

Witgol · Answer 6 · 2005-03-23T10:36:06+01:00

Na pewno gdzieś jeszcze plącze mi się na dysku jakieś stare oprogramowanie demonstracyjne, rozdawane kiedyś przez Analoga. Jeżeli faktycznie Analog już nie ma na swioich stronach tego programiku (a byłbym dziwiony...), to nie ma sprawy, mogę go odszukać i przesłać. I ile dobrze pamiętam, to programik był chyba pod Win3.11, ale ja go uruchamiałem wtedy na Win98 i było o'k. Czy będzie chodził na XP, nie wiem - wątpię, bo XP mocno blokuje bezpośrednie dostępy do portów.
W związku z dużą objętością programiku - chyba coś pod 1MB (jak na pogram do Win do niewiele, ale jak dla przesyłania po sieci, to już trochę...) mogę go podesłać na priva. Chyba, że będzie zainteresowanie i zezwolenie Admina na takie duże pliki....
Nie pamiętam już szczegółów, ale podpięcie AD7730 było bezpośrednio z płytki (testowej, zgodnie z aplikacjami) do portu drukarkowego. Jedynie wymagane było dołożenie 5V zasilania części cyfrowej oraz 5V zasilania części analogowej przetwornika. Dla wstępnych badań, dla których nie jest ważna stabilność wskazań, można oczywiście te napięcia połączyć razem.
To tyle, jeżeli chodzi o wstępne zabawy z AD7730, jego uruchomienie i przebadanie - a nawet wstępne zabawy z pobłączonym mostkiem tensometrycznym. Chociaż programik Analga nie dokonuje żadnych przeliczeń, tylko wyświetla wartości z przetwornika.
Jeżeli chodzi o podpięcie do uP, to można z powodzeniem zastosować znacznie mniej linii do podłączenia, niż jest to używane przez programik testowy na PC. Jednak z doświadczenia nie polecam stosowania absolutnego minimum (tzn. tyko 3 linii) - choć oczywiście jest to możliwe.
Sposób transmisji - nie ma sensu się rozpisywać, trzeba to zrobić dokładnie jak w dokumentacji układu. Musi działać. Oczywiście jest trochę niedopowiedzeńw dokumentacji, ale przy eksperymentowaniu z własnym to wyjdzie. To tyle.
Pozdrawiam i życzę powodzenia.

PiotrLotnik · Answer 7 · 2005-03-30T18:27:34+02:00

Dokładnie to próbuje skontaktować AD7730 z uP typu AVR i ciągle nic tzn.
wysyłam Byte do communications register zeby odczytac co kolwiek z dowolnego rejestru i nic nie otrzymuje z powrotem.
Staram się robić to zgodnie z dokumentacją niestety nie działa.
Dałem kwarc 4MHz i kondensator 10pF
Pol podciągam do Vcc
Sync do Vcc
standby do Vcc
reset do Vcc
CS do masy
Transmisja odbywa sie po przez SPI i tak
Dout z MISO
Din z MOSI
SCLK z SCK
Nie sprawdzam stanu koncówki RDY aż będzie stan LOW tylko programowo usatawiam opóźnienie między wpisaniem do AD7730 i odczytaniem.

Jeśli ma ktoś jakiś stary schemat połączenia z uP i przykładowy programik w C lub BASCOM lub ASM to będe wdzieczny.
A jeśli ktoś ma jakieś wstkazówki w głowie i mógł by sie nimi podzielić to będe bardzo wdzięczny.

Dzięki za zainteresowanie.
Pozdrawiam Piotr

Witgol · Answer 8 · 2005-03-31T17:12:13+02:00

O'K.
Po kolei.
- z kwarcem 4MHz też powinno działać, ale nie polecam. Po to w dokumentacji piszą o kwarcu 4,9152MHz (czyli prawie 5M, a nie 4M) , aby po podziałach wewnętrznych filtry cyfrowe wycinały 50Hz - inaczej będą pomiary pływały strasznie, jak się nie zastosuje rygorów ekranowania itd. Dodatkowo - TYPOWE wartości DWUCH kondensatorków przy kwarcu wynoszą po 20-30 pF (zgodnie z danymi kwarcu!!!) oraz pamiętać trzeba o dołożeniu opornika 1MOhm równolegle z kwarcem, jak zalecają w aplikacjach. NIE gwarantuję, że z kondesat. 10pF i bez tego opornika generator wewn. układu w ogóle się wzbudzi.
- Pol, Sync, Standby, Reset - ok, do plusa, ale polecam przez oporniczki, a nie bezpośrednio (takie stare przyzwyczajenia, a przy okazji zawsze można potem na płytce podłączyć jakiś kabelek, jakby było trzeba)
- CS ok, do masy, ale osobiście NIE polecam (dlaczego to dalej)
- reszta - MOSI, MISO, CLK o'k
- Można też, jeżeli nie zależy na szybkości odczytów, faktycznie zrezygnować z RDY, ale trzeba uważać, żeby nie uruchamiać trybu ciągłego odczytu, bo można odczytywać bzdury.

1. Dlaczego polecam korzystać z CS? Bo przy transmisji 3 liniami SPI trzeba pioruńsko pilnować ilości impulsów zegarowych, pamiętać o odpowiednim stanie lini zegarowej między kolejnymi wpisami/odczytami i łatwo się pomylić. A wtedy już tylko pozozstaje wysłać sekwencję zerującą, bo nie ma innej metody odzyskania synchronizacji na liniach transmisyjnych - a bez tego WSZYSTKIE następne próby komunikacji będą błędne i mogą być bez odpowiedzi.
2.Pamiętać trzeba o tym, że podpięcie lini POL do plusa wymusza odpowiednię zbocze sygnału zegarowego do komunikacji (tutaj L->H)
3.Jak wspominałem - trzymać linię danych na High pomiędzy kolejnymi odczytami/zapisami.
4. Pilnować jak oka w głowie dokładnie ILOŚCI impulsów clocka zgodnie z dokumentacją - i to pamiętając ilo bitową liczbę obługujemy - 8,16,czy 24
5. Bezwzględnie sprawdzić, jak ustawiona jest transmisja w procku - tzn. jakie bity najpierw są wysyłane - AD7730 chce (chyba) dostawać najpierw MSB, i tak samo wysyła (często procek wysyła w odwrotnej kolejności i trzeba to sprawdzić i akurat w AVR chyba da się to przestawiać).
To musi działać, o ile wszystko zgodne z dokumentację i oczywiście scalaczek jest sprawny.....
Pozdrawiam

Dodano po 5 [minuty]:

Przepraszam - w p. 3 napisałem trzymać linię danych na High - a przecież miało być napisane - trzymać linię CLOCK na High w czasie przerwy w transmisjach....
Sorry....

PiotrLotnik · Answer 9 · 2005-04-01T11:53:15+02:00

Wielkie Dzięki za odpowiedź!!!
Już widze, że popełniałem kilka błędów o których nawet nie miałem pojęcia.
Już robie nową płytke pod układ i mam nadzieje, że tym razem będzie grać.

tomr · Answer 10 · 2005-04-01T12:53:35+02:00

Cieszę się bardzo, że ktoś właśnie w tej chwili walczy ostro z AD7730. Ja również od kilku dni próbuję go pokonać więc może współnymi siłami będzie łatwiej.
Mój problem polega na tym, że po wysłaniu pierwszej, podstawowej komendy konfiguracyjnej - zgodnie np. z pseudo kodem podanym w aplikacji - czekam na RDY i niestety zero na tej linii nie pojawia się. Praktycznie miałem tylko może dwa albo trzy przypadki gdy sie pojawiło i program zależny od niego poszedł dalej. Wydaje mi się, że przynajmniej we wstępnej fazie uruchamiania układu trzeba sprawdzać tę nogę, czy flagę rejestru statusowego aby mieć w ogóle pewność, że scalak coś poprawnie zrobił.
Druga sprawa, która budzi moją wątpliwość to napięcie zasilania i napięcie referencji. W/g dokumentacji AVdd i DVdd oraz REF IN(+) są z reguły zwarte i jeszcze służą do zasilania mostka tensometrycznego (w werscji DC) - czy to nie przesada? No chyba, że to wszystko jest zasilone z jakiegoś stabilnego żródła referencyjnego np. AD780. Tylko, że wtedy takie żródło powinno mieć obciążalność na poziomie 20-30mA biorąc pod uwagę typową rezystancję tensometrów 120ohm.
Tyle na razie.
Pozdrawiam
tomr

Witgol · Answer 11 · 2005-04-01T18:15:28+02:00

Uwaga na AV i DV.!!!
Oczywiście, że można je połączyć racem i już - ale to niezbyt fajnie łączyć zasilania cyfrówki i analogówki razem. Najlepiej zasilać osobno. ALE Uwaga! O ile dobrze pamiętam, są duże ograniczenia na te napięcia - jeżeli chodzi o moment ich pojawiania się. Jedno nie może pojawić się wcześniej niż drugie i nie może być różnica między nimi większa niż ileś tam. Tak więc stosowanie odrębnych zasilaczy jest mało bezpieczne. Bo zawsze może jeden wcześniej podać napięcie niż drugi, chociażby z powodu innego obciążenia czy innej pojemności (tolerancje) kondensatora w zasilaczu. A znowu połączenie to zaszumione pomiary...
Ja kiedyś wybrnąłem z sytuacji inaczej. Ale to już inna sprawa i każdy może wymyśleć coś innego.
A więc uwaga, żeby nie wywalić układu...

Co do rezystancji tensometrów - to typowo jest ok. 350 OHm. Niestety często zasilanych jest kilka (nawet do 4) mostków jednocześnie, co daje prąd zasilania nawet do ok. 60 mA. To niedużo, ale jeżeli ktoś chciałby zastosować czteroprzewodową matodę zamiast sześcioprzewodowej, to spadki napięcia ma przewodach mogą nieźle namieszać...szczególnie, jeżeli jest trochę metrów do pokonania. Zresztą, proponuję popatrzyć w dokumentacje mierników wagowych renomowanych firm.

Dodano po 6 [minuty]:

Acha - co do zasilania ze źródła referencyjnego. To nie ma sensu, wiedząc, że pomiary dokonywane są metodą relatywną - tzn. wszystkie wartości z przetwornika a/d są względem napięcia zasilania mostka!
Tak zresztą działa mostek tensometryczny - nie ważna jest bezwzględna wartość mapięcia z mostka, ważny jest stosunek mapięcia z mostka do napięcia zasilania mostka! Nie ma sensu stosować jakichkolwiek źródeł referencyjnych. Chyba, że tym zamym (referencyjnym) napięciem zasilamy zarówno mostek, jak i sam układ przetwornika.
Pozdrawiam.

PiotrLotnik · Answer 12 · 2005-04-04T17:06:17+02:00

Ratujcie!!!
Męczę się z AD7730 już od miesięcy, tak się uparłem, że nie robie nic innego tylko walczę z tym i nic, aż mi się odechciewa całej elektroniki.

Wykonałem płytkę pod AD7730 i łącze go z AVR M8, program pisze w Bascom (bo jest prosty) i wygląda on tak:
$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 8000000
Config Lcd = 20 * 4
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.3 , Db5 = Portc.2 , Db6 = Portc.1 , Db7 = Portc.0 , E = Portc.5 , Rs = Portc.4
Config Spi = Hard , Data Order = Msb , Master = Yes , Polarity = High , Phase = 0 , Clockrate = 128 , Noss = 1
Config Watchdog = 2048
Config Kbd = Portd , Debounce = 100

Dim Tekst As String * 3
Dim Dana(4) As Byte , A As Byte

CS Alias Portb.1
RDY Alias Pinb.0

cls
Lcd "Test AD7730"
CS = 1

do
Cls
Lcd "Wprowadz Hex"
Locate 2 , 1
Lcd "A"
Gosub Klawiaturka
A = Klawisz * 16
Gosub Klawiaturka
A = A + Klawisz
Tekst = Hex(a)
Lcd Tekst

wait 1
Start Watchdog
Spiinit
CS = 0
Waitms 10
Spiout A , 1
Do
Loop Until RDY = 0 oczekiwanie RDY
Spiin Dana(1) , 2
CS = 1
Reset Watchdog
Stop Watchdog
Call Wynik
End If
loop

end

Oczywiście to nie całość programu.
Watchdog resetuje układ przy oczekiwaniu na RDY, co bym nie wysyłał i z jakiego rejestru nie chciał bym czytać

Ratujcie mnie i moje zainteresowanie do elektroniki.
Wielkie dzieki za wszystkich pomocnych.

tomr · Answer 13 · 2005-04-06T09:48:38+02:00

Mnie natomiast udało sie odnieść jaki taki sukces w walce z AD7730. Układ komunikuje się po szynie SPI i dostaję zmianę sygnału RDY po operacjach, które taka zmiane powodują. Co zmieniłem od ostatniego razu:
- sprawdziłem bardzo dokładnie zasilanie i znalazłem, że zasilacz nie wstaje czysto i zbyt szybko - wymieniłem zasilacz
- dołożyłem pojemności blokujące wszędzie gdzie jest to potrzebne kierując sie dokumentacją Evaluation Board for Transducer ADC EVAL-AD7730EB
- dołożyłem sygnał CS (wcześniej był na stałe do masy) gdyż zaobserwowałem, że sekwencja inicjująca działanie SPI w procku (ustawienie parametrów SPI tak aby zgadzały się one z tymi które są hardwarowo wybrane w AD7730) zmienia stan linii SCLK co powoduje wpisanie 1-bitu śmieci do rejestru przesuwnego AD7730 i wszystkie dalsze komendy, które po SPI idą do AD7730 są bzdurami !!!

Komunikując sie po SPI na początku nie tworzyłem żadnych swoich sekwencji kalibrujących czy programujących tylko skorzystałem z gotowych pseudo kodów zamieszczonych w tabelach XIX i XX na stronie 37 dokumentacji od AD7730.
Zauważyłem również, że trzeba być niezmiernie uważnym jeśli chodzi o liczenie impulsów zegarowych gdyż na początku w sekwencji odczytywania przetwornika, przez pomyłkę, czytałem 32-bity zamiast 24 i to już ogłupiło układ i sygnał gotowości RDY nie pojawiał sie po sekwencji odczytu.
tomr

Witgol · Answer 14 · 2005-04-06T17:56:24+02:00

Czyli wszystko o'k - dokładnie tak, jak pisałem nieco wcześniej.....trzeba dużo uwagi....
Pozdrawiam