У овом пројекту ћемо развити забавни круг користећи Форце сензор и Ардуино Уно. Ово коло генерише звук линеарно повезан са силом која делује на сензор. Због тога ћемо повезати ФОРЦЕ сензор са Ардуино Уно. У УНО-у ћемо користити 8-битну АДЦ (Аналог у дигиталну конверзију) функцију за обављање посла.
Сензор силе или отпорник осетљив на силу
ФОРЦЕ сензор је претварач који мења свој отпор када се врши притисак на површину. Сензор ФОРЦЕ доступан је у различитим величинама и облицима. Користићемо једну од јефтинијих верзија јер нам овде не треба много тачности. ФСР400 је један од најјефтинијих сензора силе на тржишту. Слика ФСР400 је приказана на доњој слици. Називају се и отпорником осетљивим на силу или ФСР, јер се његов отпор мења у складу са силом или притиском који се на њега примењује. Када се на овај отпорник осетљив на силу притисне, његов отпор се смањује, односно отпор је обрнуто пропорционалан примењеној сили. Дакле, када се на њега не изврши притисак, отпор ФСР ће бити врло висок.
Сада је важно напоменути да је ФСР 400 осетљив по дужини, сила или тежина треба да се концентришу на лавиринт на средини ока сензора, као што је приказано на слици. Ако се сила примени у погрешно време, уређај би могао трајно да се оштети.
Још једна важна ствар коју треба знати, сензор може да покреће струје великог домета. Зато имајте на уму погонске струје приликом инсталирања. Такође сензор има ограничење силе од 10 њутна. Тако да можемо применити само 1 кг тежине. Ако се примене тежине веће од 1 кг, сензор може показати нека одступања. Ако се повећа за више од 3 кг. сензор може трајно оштетити.
Као што је раније речено, овај сензор се користи за осећање промена притиска. Дакле, када се тежина нанесе на врх ФОРЦЕ сензора, отпор се драстично мења. Отпор ФС400 према тежини приказан је на доњем графикону,
Као што је приказано на горњој слици, отпор између два контакта сензора опада са тежином или се повећава проводљивост између два контакта сензора. Отпор чистог проводника дат је са:
Где, п- Отпорност проводника
л = дужина проводника
А = Површина проводника.
Сада размотрите проводник са отпором „Р“, ако се на њега спроводи неки притисак, површина на проводнику се смањује и дужина проводника се повећава као резултат притиска. Према формули, отпор проводника треба да се повећа, јер је отпор Р обрнуто пропорционалан површини и такође директно пропорционалан дужини л.
Тако се са овим за проводник под притиском или тежином отпор проводника повећава. Али ова промена је мала у поређењу са укупним отпором. За значајну промену многи проводници су сложени заједно. То се дешава унутар сензора силе приказаних на горњој слици. Ако се пажљиво погледа, може се видети много линија унутар сензора. Свака од ових линија представља проводника. Осетљивост сензора је у бројевима проводника.
Али у овом случају отпор ће се смањивати притиском, јер овде коришћени материјал није чисти проводник. Овде су ФСР робусни уређаји од полимерног дебелог филма (ПТФ). Дакле, ово нису уређаји од чистог проводничког материјала. Сачињени су од материјала који показује смањење отпора са повећањем силе која се примењује на површину сензора. Овај материјал показује карактеристике приказане на графикону ФСР.
Ова промена отпора не може донети ништа ако их не прочитамо. Приручни контролер може очитати шансе само у напону и ништа мање, зато ћемо користити коло делитеља напона, с тим што ћемо промену отпора извући као промену напона.
Раздјелник напона је отпорни круг и приказан је на слици. У овој отпорној мрежи имамо један стални отпор и други променљиви отпор. Као што је приказано на слици, Р1 је овде стални отпор, а Р2 је СИЛА сензор који делује као отпор. Средња тачка гране узима се за мерење. Са променом Р2, имамо промену у Воут-у. Дакле, са овим имамо промену напона са тежином.
Овде је сада важно напоменути да је улаз који контролер узима за АДЦ конверзију низак од 50µАмп. Овај ефекат оптерећења дјелитеља напона заснован на отпору је важан јер струја повучена из Воут дјелитеља напона повећава проценат повећања процента грешке, за сада не морамо бринути о ефекту оптерећења.
Како проверити ФСР сензор
Отпорник који делује на силу може се тестирати помоћу мултиметра. Прикључите два пина ФСР сензора на мултиметар без примене силе и проверите вредност отпора, биће врло велика. Затим примените неку силу на његову површину и видите смањење вредности отпора.
Примене ФСР сензора
Отпорници за детекцију силе углавном се користе за стварање „дугмади“ за детекцију притиска. Користе се у различитим областима као што су сензори заузетости аутомобила, отпорне додирне подлоге, роботски врхови прстију, вештачки удови, тастатуре, системи за пронацију стопала, музички инструменти, уграђена електроника, опрема за испитивање и мерење, ОЕМ развојни комплет и преносна електроника, спорт. Такође се користе у системима проширене стварности, као и за побољшање мобилне интеракције.
Компоненте потребне
Хардвер: Ардуино Уно, напајање (5в), кондензатор 1000 уФ, кондензатор 100нФ (3 комада), отпорник 100КΩ, зујалица, отпор 220Ω, сензор силе ФСР400.
СОФТВЕР: Атмел студио 6.2 или Аурдино сваке ноћи
Шема и радно објашњење
Прикључак кола за повезивање отпорника за осетљивост силе са Ардуином приказан је на доњем дијаграму.
Напон на сензору није потпуно линеаран; биће то бучно. Да би се филтрирао шум, кондензатори се постављају преко сваког отпорника у преградном колу, као што је приказано на слици.
Овде ћемо узети напон који даје разделник (напон који линеарно представља тежину) и напојити га у један од АДЦ канала УНО. Након конверзије узећемо ту дигиталну вредност (која представља тежину) и повезати је са вредностом ПВМ за управљање зујалицом.
Тако са тежином имамо ПВМ вредност која мења свој однос дужине у зависности од дигиталне вредности. Што је већа дигитална вредност, већи је и радни однос ПВМ, па је већа бука коју ствара зујалица. Тако смо тежину повезали са звуком.
Пре него што наставимо даље, разговарајмо о АДЦ-у Ардуино Уно-а. АРДУИНО има шест АДЦ канала, као што је приказано на слици. У њима се било који или сви могу користити као улази за аналогни напон. УНО АДЦ има 10-битну резолуцију (дакле целобројне вредности из (0- (2 ^ 10) 1023)). То значи да ће мапирати улазне напоне између 0 и 5 волти у целобројне вредности између 0 и 1023. Дакле, за сваки (5/1024 = 4,9мВ) по јединици.
Овде ћемо користити А0 УНО.
Морамо знати неколико ствари.
|
Пре свега, УНО АДЦ канали имају подразумевану референтну вредност од 5В. То значи да можемо дати максимални улазни напон од 5В за АДЦ конверзију на било ком улазном каналу. Будући да неки сензори пружају напоне од 0-2,5В, са референцом од 5В добијамо мању тачност, па имамо упутство које нам омогућава да променимо ову референтну вредност. Дакле, за промену референтне вредности имамо („аналогРеференце ();“) За сада је остављамо као.
Подразумевано добијамо максималну АДЦ резолуцију плоче од 10 бита, ова резолуција се може променити помоћу упутстава („аналогРеадРесолутион (битови);“). Ова промена резолуције може добро доћи у неким случајевима. За сада то остављамо као.
Ако су горњи услови постављени на подразумеване, вредност можемо да очитамо из АДЦ-а канала '0' директним позивом функције „аналогРеад (пин);“, овде „пин“ представља пин на који смо повезали аналогни сигнал, у овом случају то је би било „А0“. Вредност из АДЦ-а може се претворити у цео број као „инт СЕНСОРВАЛУЕ = аналогРеад (А0); “, Овим упутством вредност након АДЦ-а се чува у целом броју„ СЕНСОРВАЛУЕ “.
ПВМ за Ардуино Уно може се постићи на било којем од пинова симболизованих као „~“ на плочи ПЦБ-а. У УНО постоји шест ПВМ канала. Користићемо ПИН3 у своју сврху.
|
аналогВрите (3, ВРЕДНОСТ); |
Из горњег услова можемо директно добити ПВМ сигнал на одговарајућем пину. Први параметар у заградама је за одабир броја пина ПВМ сигнала. Други параметар је за писање односа дужности.
Вредност ПВМ-а УНО може се променити од 0 до 255. Са „0“ најнижа на „255“ највиша. Са 255 као однос дужине добићемо 5В на ПИН3. Ако је однос радне снаге наведен као 125, добићемо 2,5 В на ПИН3.
Сада имамо вредност 0-1024 као излаз АДЦ и 0-255 као однос дужине ПВМ. Дакле, АДЦ је приближно четири пута већи од односа ПВМ. Дакле, дељењем резултата АДЦ са 4 добићемо приближни однос царине.
Уз то ћемо добити ПВМ сигнал чији се однос дужине линеарно мења са тежином. Ово се даје зујалици, имамо генератор звука у зависности од тежине.