Đồ án vi xử lý sử dụng MSP430G2553 và Cảm biến trọng lượng loadCell 5kg + HX711 (Có code mẫu và sơ đồ chi tiết + giải thích) Đếm và phân loại sản phẩm theo khối lượng và cảnh báo nếu vượt quá khối lượng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ BÁO CÁO VI XỬ LÝ ĐỒ ÁN Đếm phân loại sản phẩm theo khối lượng Giáo viên hướng dẫn:Trần Hữu Danh Ngày tháng năm 2018 PHỤ LỤC Page of 39 I.Cảm biến lực Loadcell …………………………….….………………….…… 1.1) Loadcell………………………………….…… …… …… … 1.2) Cấu tạo …… ………………………….….… ……………… 1.3) Phân loại…………………………… ….….… ……….…… 1.4) Ứng dụng Loadcell ……………… ……… .………… 1.5) Các thông số Loadcell (5kg) ………………… … ….… II.Module HX711………………………………… …………… ….… … … 10 2.1) Cấu tạo…………………………….……….……… ……… … 11 2.2) Nguyên lý hoạt động………………………… …… … … 11 2.3) Thông số kĩ thuật HX711……………………… ….…… … 12 2.4) Timing Clock…………… ….…………….…… …… …… 12 III.MSP430G2553…………………………………………… …… .…… 13 3.1) Sơ đồ chân……………………………………… …….… 13 3.2) Thông số kỹ thuật ưu điểm msp430g2553 …………… 14 IV.Sơ đồ khối nguyên lý làm việc……………………………… …… …… 15 V.Lưu đồ chương trình…………………………………….….….… …… 15 VI.Sơ đồ nguyên lý………………………………………… ….… … … 16 VII.Mạch in………………………………………………… … ….… …… 17 VII.Phần code chương trình………………………………….…… …… …… 18 IX.Mơ hình thực tế…………………………………………….…….…… …… 33 X Ngun lý hoạt động……………………………………… ….… .… … 34 XI Kết đạt được…………………………… …….…………….………… 34 Page of 39 XII Tài liệu tham khảo…………………………… …….……… ………… 35 Page of 39 I.Cảm biến lực Loadcell (5kg): 1.1) Loadcell : thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực trọng lượng thành tín hiệu điện thường sử dụng để cảm ứng lực lớn, 1.2) tĩnh hay lực biến thiên chậm Cấu tạo: Loadcell cấu tạo hai thành phần,thành phần thứ Strain gauge thành phần lại Load +Strain gauge Strain gauge điệ n trở đặc biệt nhỏ móng tay, có điện trở thay đổi bị nén hay kéo dãn nuôi nguồn điệ n ổn định, đượ c dán lên “ Load ” - kim loại chịu tải có tính đàn hồi Hình 1: Cấu tạo cảm biến Loadcell Cấu tạo Loadcell gồm điện trở strain gauge R1,R2,R3,R4 kết nối thành cầu trở Wheatstone (như hình dưới) dán vào bề mặt thân loadcell Hình 2: Mạch cầu Wheatstone Page of 39 Một điện áp kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) (4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc Ban đầu cầu cân bằng,điện áp 0V.Khi có lực tác động lên điện trở strain gauge(được mắc bàn cân) thay đổi giá trị => Mạch cầu khơng cân => Xuất điện áp điểm (Như hình) Từ ta lấy khối lượng từ mức điện áp trả Hình 3:Nguyên lý hoạt động loadcell Page of 39 Điện trở strain gauge đươc tính theo cơng thức : R= Điện trở strain gauge (Ohm) L = Chiều dài sợi kim loại strain gauge (m) S = Tiết diện sợi kim loại strain gauge (m2) P= Điện trở suất vật liệu sợi kim loại strain gauge 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 Hình 4: Strain gauge (Mơ tả thay đổi lực tác dụng) Page of 39 1.3) Phân loại: Có thể phân loại Loadcells sau: Loại Loadcell theo lực tác động: chịu kéo (Shear Loadcell), chịu nén (Compression Loadcell), dạng uốn (Bending), chịu xoắn (Tension Loadcell) Loại theo kích thước khả chịu tải: Loại bé, vừa, lớn Loại Loadcell theo hình dạng: Dạng đĩa, dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, dạng chữ S , hình Hình :Các dạng Loadcell Page of 39 Loại loadcell theo tín hiệu mã hóa: o Tín hiệu từ Loadcell số (Digital Loadcell) truyền thị dạng số (Đếm xung =>Vi điều khiển =>hiển thị) o Tín hiệu từ Loadcell tương tự (Analog Loadcell) truyền thị dạng điện áp.( Tín hiệu dạng tương tự => Khuếch đại =>ADC => vi điều khiển =>hiển thị) o Hình 6:Digital Loadcell Analog Loadcell 1.4) Ứng dụng Loadcell: Một ứng dụng phổ biến thường thấy Loadcell sử dụng loại Cân điện tử cân kĩ thuật đòi hỏi độ xác cao cân có trọng tải lớn cơng nghiệp cân xe tải.Có số loại Loadcell gắn vào đầu ngón tay robot để xác định độ bền kéo lực nén tác động vào vật chúng cầm nắm nhấc lên, vài ứng dụng phổ biến khác Page of 39 1.5) Các thông số Loadcell (5kg): o o o o o o o o o o o o o o Điện áp điều khiển: 5-10v Tín hiệu đầu ra: tín hiệu điện áp Khói lượng đo lớn nhất: 5kg Capacity: 5kg Rated output (Tỷ lệ điện áp ra): 1.0 ± 0.1mV / V Đại số tuyến tính / Combined error (%R.O): 0.05 Nhiệt độ hoạt động: -20 ~ 65°C Độ lệch tuyến tính (%): 0,05 Ảnh hưởng nhiệt độ tới độ nhạy %RO/ độ C: 0.003 Ảnh hưởng nhiệt độ tới điểm không %RO/ độ C: 0.02 Trở kháng đầu vào (Ω ): 1066 +- 20 Trở kháng ngõ (Ω ): 1000 +- 20 Bảo vệ tải / Safety overload (% R.C) : 120 Ultimate overload %RO: 150 Loadcell có dây có màu đen, đỏ, trắng xanh, có dây để cấp nguồn dây cấp tín hiệu Tùy loại loadcell nhà sản xuất mà dây có chức khác thường cặp dây đỏ - đen dây cấp nguồn, dây đỏ cấp nguồn dương dây đen nối mass, dây lại dây tín hiệu (có thể phát xác dây lại dây dây tín hiệu dương dây dây tín hiệu âm cách mắc thử mạch tín hiệu cân âm đảo dây lại khơng tượng Page of 39 Hình 7: Loadcell 5Kg II.Module HX711:Là modun chuyển đổi ADC (Analog to Digital Converter) 24bit , HX711 thiết kế để chuyển đối tín hiệu ứng dụng điều khiển cơng nghiệp để giao tiếp trực tiếp với cảm biến cầu HX711 có khả phản ứng nhanh, chống nhiễu tốt, độ tin cậy cao Hình :Module HX711 2.1) Cấu tạo: Page 10 of 39 lcd_put_byte(0,SHIFT_CUR_LEFT); mode lcd_delay_ms(2); // wait for LCD lcd_put_byte(0,0x01); home lcd_delay_ms(2); // cursor shift // clear display and move cursor to // wait for LCD } //************************************************** // Clear the LCD //************************************************** void lcd_clear(void) { lcd_put_byte(0,0x01); lcd_delay_ms(2); // display off // wait for LCD} void lcd_gotoxy(unsigned char col, unsigned char row) { unsigned char address; if(row!=0) address=0x40; else address=0; address += col; lcd_put_byte(0,0x80|address); lcd_delay_ms(2); // wait for LCD } //************************************************** void lcd_putc(char c) Page 25 of 39 {switch(c){ case '\f': lcd_put_byte(0, 0x01); lcd_delay_ms(2); // wait for LCD break; case '\n': lcd_gotoxy(0, 0x01); break; default: lcd_put_byte(1, c); lcd_delay_ms(2); // wait for LCD break; }} //************************************************** void lcd_puts(const char* s) {while(*s){ lcd_putc(*s++);}} //************************************************** // Clear LCD Put string s1[] on line and string s2[] on line //************************************************** void lcd_clr_puts (const char* s1 , const char* s2) {lcd_clear (); lcd_puts (s1); lcd_gotoxy (0,1); lcd_puts (s2);} void lcd_put_num (unsigned long val, char dec, unsigned char neg) {char i, j, digit,k; Page 26 of 39 long total; long temp; for (i = 0, total = val; total > 0;i++) // count number total /= 10; total = i; if (neg !=0 ) lcd_putc ('-'); if ((total - dec) 0) // ex: val = 55; dec = put 0.055 {for ( i = 0; i < (dec-total);i++) lcd_putc('0'); k = 0; } else k = total - dec; for (i=k; i< total; i++) { temp = 1; Page 27 of 39 for (j=1;j