HƯỚNG dẫn THU THẬP tín HIỆU của cảm BIẾN LOADCELL lên máy TÍNH

Subject: Technical Course Target: Internal Date of issue: 06/2014 By: Ks Lê Toàn H NG D N: THU TH P TÍN HI U C A C M BI N LOADCELL LÊN MÁY TÍNH Tài liệu tổng hợp số kiến thức cảm biến lực Loadcell số nguồn đáng tin cậy Đặc biệt hướng dẫn thu thập tín hiệu từ cảm biến lực lên máy tính cách dễ dàng sử dụng Card Hocdelam USB 9090 nhằm giúp bạn muốn làm quen với cảm biến lực loacell: - Có nhìn tổng quan loại cảm biến - Dễ dàng thu thập tín hiệu từ loại cảm biến lên máy tính - Dễ dàng xử lý nhiễu tín hiệu cảm biến lực Loadcell Loadcell gì? Loadcell cảm biến dùng để đo lực (khối lượng, mô-men xoắn, ) Khi lực tác dụng lên loadcell, loadcell chuyển đổi lực tác dụng thành tín hiệu điện Các loadcell biết đến "đầu dị tải" (load transducer) chuyển đổi tải trọng (lực tác dụng) thành tín hiệu điện Cấu t o ho t đ ng c a Loadcell? Loadcell cấu tạo hai thành phần, thành phần thứ "Strain gage" thành phần lại "Load" Strain gage điện trở đặc biệt nhỏ móng tay, có điện trở thay đổi bị nén hay kéo dãn nuôi nguồn điện ổn định, dán chết lên “Load” Hình: loại Strain gauge R= Điện trở strain gauge (Ohm) L = Chiều dài sợi kim loại strain gauge (m) S = Tiết diện sợi kim loại strain gauge (m2) ƿ = Điện trở suất vật liệu sợi kim loại strain gauge Strain gage dán chết lên “Load” Ho t đ ng: Khi dây kim loại bị lực tác động thay đổi điện trở Khi dây bị lực nén, chiều dài strain gauge giảm, điện trở giảm xuống Khi dây bi kéo dãn, chiều dài strain gauge tăng, điện trở tăng lên Điện trở thay đổi tỷ lệ với lực tác động Tìm hiểu thêm Strain gauges xem đây: http://www.youtube.com/watch?v=V0N1zmBqEkc H ng d n kiểm tra loadcell đồng hồ VOM Xem tại: http://www.youtube.com/watch?v=6WXWyZRmlx0 Các Thông số quan trọng c a Loadcell Tham khảo tại: http://canotodientu.vn/tu-van/loadcell.html H ng d n thu th p xử lý tín hi u c a c m bi n Loadcell Để thu thập tín hiệu từ cảm biến Loadcell bạn cần chuẩn bị: - Phần cứng: cảm biến Loadcell, mạch khuếch đại tín hiệu điện áp, mạch giao tiếp máy tính, nguồn ni cho cảm biến (có thể lấy nguồn 5V từ mạch giao tiếp máy tính) dây diện, tua-vít, kìm cắt dây Chi tiết phần cứng dùng hướng dẫn này: STT Thi t bị Số l ợng VMC Loadcell, 50kg – 2mv/V Mạch khuếch đại điện áp HDL- VAmp Giá tham kh o (VNĐ) 1.300.000 980.000 (tham khảo thêm tại: www.sanpham.hocdelam.org) Mạch giao tiếp máy tính Hocdelam USB 9090 (tham khảo thêm tại: www.sanpham.hocdelam.org) Dây điện, tuavit, kìm cắt dây 1.890.000 - Phần mềm: LabVIEW, Matlab, VB… (bạn chọn phần cứng nhà sản xuất cần biết driver họ có hỗ trợ phần mềm bạn dùng hay không?) Trong hướng dẫn sử dụng phần mềm LabVIEW Hãy thực trình tự bước bạn thu thập xử lý tín hiệu từ cảm biến Loadcell: B c 1: đấu nối phần cứng theo sơ đồ sau: Tín hiệu điện áp Loadcell nhỏ, lấy ví dụ cho Loadcell có tải trọng lớn tấn, có ngưỡng điện áp 2mV/V, bạn cấp điện áp vào Vcc=10V ngưỡng điện áp 0-2*10 0-20mV, nhỏ để đọc với đầu đo Analog (thông thường đầu đo Analog thiết bị đọc có độ phân giải từ đến 16bit, 10bit mức điện áp tối thiểu mà thiết bị đo đọc là: 5/2^10~5mV có giá trị ADC (tương đương 20mV) đưa lên máy tính độ sai số tương đương 1/4 tấn~250kg (sai số lớn) Các thiết bị đăng kiểm có dung sai khoảng 0.01% sai số 100gam cho Đó lý cần khuếch đại tín hiệu điện áp Loadcell Dùng card HDL USB 9095 (16bit ADC) để đọc loadcell có tải trọng lớn tín hiệu đọc sai số là: 1000kg/(2^16) ~ 0,015kg =15gam Độ xác cao Dùng card HDL USB 9090 (10bit ADC) để đọc loadcell tín hiệu đọc sai số là: 1000kg/(2^10) ~ 1kg phù hợp cho ứng dụng đo kiểm có dung sai 1kg M ch đư đ ợc đấu nối k t nối v i máy tính: B c 2: L p trình đọc tín hi u c m bi n lực loadcell lên máy tính Để đọc tín hiệu từ cảm biến lực loadcell lên máy tính bạn cần chắc vấn đề sau đây: - Card Hocdelam USB 9090 cài đặt driver cấu hình kết nối thành cơng với máy tính Xem hướng dẫn sử dụng USB 9090 tại: http://www.mediafire.com/view/14ykbvj3q7nwe68/Huong_dan_su_dung_HDL_USB_9 090.pdf - Phần mềm LabVIEW cài đặt (phiên 2009 2012) Sau cài đặt xong phần mềm, khởi động LabVIEW lên: Lấy hàm giao tiếp với thiết bị ngoại vi: IO Hocdelam USB 9090 LabVIEW 2009: Right – Click vào cửa sổ Block Diagram >> Slect a VI >> IO Hocdelam USB 9090 LabVIEW 2009.vi: Sau bạn phải khai báo đầu vào cho cho hàm I/O: Right – Click lên chần USB Card hàm I/O >>Create >> Control: Tiếp tục bạn lấy Indicator dạng numberic indicator dạng Chart (đồ thị) nối vào chân ADC1 hàm giao tiếp (trên phần cứng đấu nối chân V_out mạch khuếch đại vào chân ADC1 card 9090 nên lấy tín hiệu cảm biến từ chân ADC1 từ hàm I/O, xem thêm hướng dẫn sử dụng thiết bị Hocdelam USB 9090 để biết sử dụng) Cuối sổ chọn USB Card Name chạy chương trình: Khi chưa có tải trọng tác dụng: ADC = Khi có tải trọng tác dụng lên Loadcell (dùng tay nhấn): Ta thấy ADC thay đổi: Chúng ta ý: Mạch khuếch đại điều chỉnh hệ số khuếch đại tùy vào dải tải trọng (tối đa kg) mà điều chỉnh hệ số khuếch đài cho dải ADC đưa lớn tốt Tuy nhiên ý, tín hiệu khuếch đại đồng nghĩa nhiễu theo tín hiệu khuếch đại, lúc ta cần xử lý nhiễu cho tín hiệu giảm nhiễu mà đảm bảo độ trễ tín hiệu (là trễ pha tín hiệu giống tốc độ thu thập tín hiệu phần mềm) nằm giới hạn cho phép Điều chỉnh hệ số khuếch đại (GAIN) cho mạch khuếch đại điện áp Nếu phóng lớn đồ thị lên ta quan sát thấy đường tín hiệu khơng mịn đồ thị bên dưới: Bây xử lý nhiễu cách sử dụng hàm Sample Variance PtByPt: Đặt số sample 20 khởi tạo hàm While-Loop cho chương trình ta kết thu thập xử lý sau: Cần chọn số sample cho phù hợp để đường tín hiệu mịn đáp ứng yêu cầu độ trễ Theo kinh nghiệm thường để sample 20 So sánh tín hiệu trước sau xử lý nhiễu phần mềm: Đường màu đỏ đường tín hiệu sau xử lý nhiễu, đường màu trắng đường tín hiệu chưa qua xử lý nhiễu Trên tín hiệu số đưa về, để chuyển đổi giá trị lực (Newton hay kg) bạn cần đặt tải trọng lớn bạn lên Loadcell sau lập trình theo cơng thức: F(N) = [ADC*L(max)]/ADC(max) Trong đó: F(N): lực đo ADC: giá trị số mà thiết bị đo đưa (ở Hocdelam USB 9090) L(max): Tải trọng lớn ADC (max): giá trị số ứng với L(max) Ví dụ: cân trọng lớn 50kg (500N) điều chỉnh hệ số khuếch đại Gain cho giá trị thấy ADC1 1000 ADC(max) = 1000, suy ra: F(N)=[ADC*500]/1000=? Nếu ADC =500 F(N)=(500*500)/1000=250N Như làm quen với việc thu thập xử lý tín hiệu cảm biến Loadcell với máy tính sử dụng thiết bị giao tiếp máy tính Hocdelam USB 9090 mạch khuếch đại HDL Vamp Nếu có bất khó khăn, thắc mắc bạn liên hệ tới bô phận hỗ trợ kĩ thuật để tư vấn kịp thời! Nguồn tham kh o: www.hocdelam.org www.candientucaocap.com/Tu-van/loadcell.html www.loadcell.com.vn www.google.com www.youtube.com - Hocdelam Group Hotline: 0909.979.011 Email: hocdelam2013@gmail.com Website: - Trang chủ: www.hocdelam.org - Đào tạo: www.cep.hocdelam.org - Sản phẩm: www.sanpham.hocdelam.org - Facebook: https://www.facebook.com/nhom.hocdelam ... M ch đư đ ợc đấu nối k t nối v i máy tính: B c 2: L p trình đọc tín hi u c m bi n lực loadcell lên máy tính Để đọc tín hiệu từ cảm biến lực loadcell lên máy tính bạn cần chắc vấn đề sau đây:... ý, tín hiệu khuếch đại đồng nghĩa nhiễu theo tín hiệu khuếch đại, lúc ta cần xử lý nhiễu cho tín hiệu giảm nhiễu mà đảm bảo độ trễ tín hiệu (là trễ pha tín hiệu giống tốc độ thu thập tín hiệu. .. cần chuẩn bị: - Phần cứng: cảm biến Loadcell, mạch khuếch đại tín hiệu điện áp, mạch giao tiếp máy tính, nguồn ni cho cảm biến (có thể lấy nguồn 5V từ mạch giao tiếp máy tính) dây diện, tua-vít,