Tìm hiểu ở đây về một cảm biến cực kỳ quan trọng!: 11 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Làm thế nào bạn có thể tìm hiểu về mực nước trong một bể nước? Để theo dõi loại điều này, bạn có thể sử dụng cảm biến áp suất. Đây là thiết bị rất hữu ích cho tự động hóa công nghiệp nói chung. Hôm nay, chúng ta sẽ nói về dòng cảm biến áp suất MPX chính xác này, đặc biệt để đo áp suất. Tôi sẽ giới thiệu cho bạn cảm biến áp suất MPX5700 và thực hiện lắp ráp mẫu bằng ESP WiFi LoRa 32.

Tôi sẽ không sử dụng giao tiếp LoRa trong mạch ngày hôm nay, cả WiFi và Bluetooth. Tuy nhiên, tôi đã chọn ESP32 này vì tôi đã dạy trong các video khác cách sử dụng tất cả các tính năng mà tôi thảo luận hôm nay.

Bước 1: Trình diễn

Bước 2: Tài nguyên được sử dụng

• Cảm biến chênh lệch áp suất MPX5700DP

• Chiết áp 10k (hoặc trimpot)

• Protoboard

• Dây kết nối

• Cáp USB

• ESP WiFi LoRa 32

• Máy nén khí (tùy chọn)

Bước 3: Tại sao phải đo áp suất?

• Có rất nhiều ứng dụng trong đó áp suất là một biến điều khiển quan trọng.

• Chúng tôi có thể liên quan đến hệ thống điều khiển khí nén hoặc thủy lực.

• Thiết bị y tế.

• Người máy.

• Kiểm soát các quá trình công nghiệp hoặc môi trường.

• Đo mức trong các bể chứa chất lỏng hoặc khí.

Bước 4: Dòng cảm biến áp suất MPX

• Chúng là bộ biến đổi áp suất trong điện áp.

• Chúng dựa trên một cảm biến điện trở áp, nơi nén được chuyển đổi thành một biến thể của điện trở.

• Có các phiên bản có khả năng đo chênh lệch áp suất nhỏ (từ 0 đến 0,04atm), hoặc các biến thể lớn (từ 0 đến 10atm).

• Chúng xuất hiện trong nhiều gói.

• Chúng có thể đo áp suất tuyệt đối (so với chân không), chênh lệch áp suất (hiệu giữa hai áp suất, p1 và p2), hoặc đồng hồ đo (so với áp suất khí quyển).

Bước 5: MPX5700DP

• Dòng 5700 có các cảm biến đo tuyệt đối, vi sai và đo.

• MPX5700DP có thể đo chênh lệch áp suất từ 0 đến 700kPa (khoảng 7atm).

• Điện áp đầu ra thay đổi từ 0,2V đến 4,7V.

• Nguồn của nó là từ 4,75V đến 5,25V

Bước 6: Trình diễn

• Lần này, chúng tôi sẽ không thực hiện một ứng dụng thực tế bằng cách sử dụng cảm biến này; chúng tôi sẽ chỉ gắn nó và thực hiện một số phép đo như một minh chứng.

• Đối với điều này, chúng tôi sẽ sử dụng một máy nén khí trực tiếp để tạo áp suất ở đầu vào áp suất cao (p1) và nhận được sự khác biệt liên quan đến áp suất khí quyển cục bộ (p2).

• MPX5700DP là cảm biến một chiều, có nghĩa là nó đo sự khác biệt dương trong đó p1 phải luôn lớn hơn hoặc bằng p2.

• p1> p2 và sự khác biệt sẽ là p1 - p2

• Có các cảm biến vi sai hai chiều có thể đánh giá sự khác biệt tiêu cực và tích cực.

• Mặc dù nó chỉ là một minh chứng, chúng tôi có thể dễ dàng sử dụng các nguyên tắc ở đây để kiểm soát, ví dụ, áp suất trong bình chứa không khí, được cung cấp bởi máy nén này.

Bước 7: Hiệu chỉnh ESP ADC

• Vì chúng ta biết rằng chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số của ESP không hoàn toàn tuyến tính và có thể thay đổi từ SoC này sang SoC khác, chúng ta hãy bắt đầu bằng cách xác định đơn giản về hành vi của nó.

• Sử dụng chiết áp và đồng hồ vạn năng, chúng ta sẽ đo điện áp đặt vào AD và liên hệ nó với giá trị được chỉ định.

• Với một chương trình đơn giản để đọc AD và thu thập thông tin trong một bảng, chúng tôi đã có thể xác định đường cong hoạt động của nó.

Bước 8: Tính toán áp suất

• Mặc dù nhà sản xuất cung cấp cho chúng ta chức năng đối với hoạt động của linh kiện, chúng ta luôn nên thực hiện hiệu chuẩn khi chúng ta nói về việc thực hiện các phép đo.

• Tuy nhiên, vì nó chỉ là phần trình diễn nên chúng ta sẽ sử dụng trực tiếp hàm được tìm thấy trong datasheet. Đối với điều này, chúng tôi sẽ thao tác nó theo cách tạo cho chúng tôi áp lực như một hàm của giá trị ADC.

* Hãy nhớ rằng phần điện áp đặt vào ADC bằng điện áp tham chiếu phải có cùng giá trị với ADC được đọc bởi tổng ADC. (Bỏ qua việc sửa chữa)

Bước 9: Lắp ráp

• Để kết nối cảm biến, hãy tìm rãnh ở một trong các đầu nối của nó, biểu thị chân 1.

• Đếm từ đó:

Chân 1 cung cấp đầu ra tín hiệu (từ 0V đến 4,7V)

Pin 2 là tham chiếu. (GND)

Chân 3 cho nguồn. (Vs)

• Khi đầu ra tín hiệu là 4.7V, chúng tôi sẽ sử dụng một bộ chia điện áp để giá trị lớn nhất tương đương với 3V3. Đối với điều này, chúng tôi đã thực hiện điều chỉnh với chiết áp.

Bước 10: Mã nguồn

Mã nguồn: #Includes và #defines

// Bibliotecas para useização do display oLED # include // N Cần thiết apenas para o Arduino 1.6.5 e posterior #include "SSD1306.h" // o mesmo que #include "SSD1306Wire.h" // Os pinos do OLED estão nónctados ao ESP32 pelos xem lại GPIO: // OLED_SDA - GPIO4 // OLED_SCL - GPIO15 // OLED_RST - GPIO16 #define SDA 4 #define SCL 15 #define RST 16 // RST deve ser ajustado por phần mềm

Nguồn: Biến toàn cục và hằng số

Màn hình SSD1306 (0x3c, SDA, SCL, RST); // Instanciando e ajustando os pinos do objeto "display" const int amostras = 10000; // número de amostras coletadas para a média const int pin = 13; // pino de leitura const float fator_atm = 0,0098692327; // fator de convertão para atmosferas const float fator_bar = 0.01; // fator de convertão para bar const float fator_kgf_cm2 = 0.0101971621; // fator de convertão kgf / cm2

Mã nguồn: Setup ()

void setup () {pinMode (pin, INPUT); // pino de leitura analógica Serial.begin (115200); // iniciando a serial // Inicia o display display.init (); display.flipScreenVerently (); // Vira a verticalmente}

Mã nguồn: Loop ()

void loop () {float medidas = 0.0; // variável para thao tác as medidas float pressao = 0.0; // variável para armazenar o valor da pressão // inicia a coleta de amostras do ADC for (int i = 0; i (5000)) // se está ligado a mais que 5 segundos {// Limpa o buffer do display display.clear (); // ajusta o alinhamento para a esquerda display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_LEFT); // ajusta a fonte para Arial 10 display.setFont (ArialMT_Plain_16); // Escreve không có bộ đệm nào hiển thị một pressao display.drawString (0, 0, String (int (pressao)) + "kPa"); display.drawString (0, 16, String (pressao * fator_atm) + "atm"); display.drawString (0, 32, String (pressao * fator_kgf_cm2) + "kgf / cm2"); // escreve no buffer o valor do ADC display.drawString (0, 48, "adc:" + String (int (medidas))); } else // se está ligado a menos de 5 segundos, exibe a tela inicial {// limpa o buffer do display display.clear (); // Ajusta o alinhamento para centralizado display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_CENTER); // ajusta a fonte para Arial 16 display.setFont (ArialMT_Plain_16); // escreve không có bộ đệm display.drawString (64, 0, "Sensor Pressão"); // escreve không có bộ đệm display.drawString (64, 18, "Diferencial"); // ajusta a fonte para Arial 10 display.setFont (ArialMT_Plain_10); // escreve không có bộ đệm display.drawString (64, 44, "ESP-WiFi-Lora"); } display.display (); // transfere o buffer para o display delay (50); }

Mã nguồn: Hàm tính áp suất theo kPa

float CalculaPressao (float medida) {// Calcula a pressão com o // valor do AD corrigido pela função corrigeMedida () // Esta função foi escrita de acordo com dados do Fabricante // e NÃO LEVA EM CONSIDERAÇÃO OS POSSÍVEIS DESVIOS DO COMPONENTE (erro) trả về ((corrigeMedida (medida) / 3,3) - 0,04) / 0,0012858; }

- HÌNH ẢNH

Mã nguồn: Hàm sửa giá trị AD

float corrigeMedida (float x) {/ * Esta função foi obtida através da relação entre a tensão aplicada no AD e valor lido * / return 4.821224180510e-02 + 1.180826610901e-03 * x + -6.640183463236e-07 * x * x + 5.235532597676e-10 * x * x * x + -2.020362975028e-13 * x * x * x * x + 3.809807883001e-17 * x * x * x * x * x + -2.896158699016e-21 * x * x * x * x * x * x; }

Bước 11: Tập tin

Tải xuống các tệp:

PDF

NS