Tu sa dozviete o mimoriadne dôležitom senzore !: 11 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Ako sa môžete dozvedieť o hladine vody v nádrži na vodu? Na monitorovanie tohto druhu vecí môžete použiť snímač tlaku. Toto je vo všeobecnosti veľmi užitočné zariadenie pre priemyselnú automatizáciu. Dnes budeme hovoriť o tejto presnej rodine tlakových senzorov MPX, konkrétne na meranie tlaku. Predstavím vám snímač tlaku MPX5700 a vykonám montáž vzorky pomocou ESP WiFi LoRa 32.

V obvode dnes nebudem používať komunikáciu LoRa, ani WiFi, ani Bluetooth. Rozhodol som sa však pre tento ESP32, pretože som už v iných videách učil používať všetky funkcie, o ktorých dnes diskutujem.

Krok 1: Ukážka

Krok 2: Použité zdroje

• Snímač diferenčného tlaku MPX5700DP

• 10k potenciometer (alebo trimpot)

• Protoboard

• Pripojovacie vodiče

• USB kábel

• ESP WiFi LoRa 32

• Vzduchový kompresor (voliteľné)

Krok 3: Prečo merať tlak?

• Existuje mnoho aplikácií, kde je tlak dôležitou riadiacou veličinou.

• Môžeme zapojiť pneumatické alebo hydraulické riadiace systémy.

• Lekárske prístroje.

• Robotické.

• Riadenie priemyselných alebo environmentálnych procesov.

• Meranie hladiny v nádržiach na kvapalinu alebo plyn.

Krok 4: Rodina tlakových senzorov MPX

• Sú to prevodníky tlaku v elektrickom napätí.

• Sú založené na piezo odporovom senzore, kde je kompresia prevedená na variáciu elektrického odporu.

• Existujú verzie schopné merať malé tlakové rozdiely (od 0 do 0,04 atm) alebo veľké odchýlky (od 0 do 10 atm).

• Sú uvedené vo viacerých balíkoch.

• Môžu merať absolútny tlak (vzhľadom na vákuum), diferenčný tlak (rozdiel medzi dvoma tlakmi, p1 a p2) alebo manometer (vzhľadom na atmosférický tlak).

Krok 5: MPX5700DP

• Séria 5700 je vybavená snímačmi absolútneho, diferenciálneho a meradla.

• MPX5700DP môže merať tlakový rozdiel od 0 do 700 kPa (približne 7 atm).

• Výstupné napätie sa pohybuje od 0,2 V do 4,7 V.

• Jeho výkon je od 4,75V do 5,25V

Krok 6: Na ukážku

• Tentoraz nebudeme vykonávať praktickú aplikáciu pomocou tohto senzora; namontujeme ho a vykonáme niekoľko meraní ako ukážku.

• Na tento účel použijeme priamy vzduchový kompresor na vyvíjanie tlaku na vstupe vysokého tlaku (p1) a získame rozdiel vo vzťahu k miestnemu atmosférickému tlaku (p2).

• MPX5700DP je jednosmerný senzor, čo znamená, že meria kladné rozdiely, kde p1 musí byť vždy väčší alebo rovný p2.

• p1> p2 a rozdiel bude p1 - p2

• Existujú obojsmerné diferenciálne snímače, ktoré dokážu vyhodnotiť negatívne a pozitívne rozdiely.

• Aj keď je to len ukážka, princípy by sme tu mohli ľahko použiť napríklad na ovládanie tlaku vo vzduchojeme, poháňanom týmto kompresorom.

Krok 7: Kalibrácia ESP ADC

• Pretože vieme, že analógovo-digitálna konverzia ESP nie je úplne lineárna a môže sa líšiť od jedného SoC k druhému, začnime jednoduchým určením jeho správania.

• Potenciometrom a multimetrom zmeráme napätie aplikované na AD a priradíme ho k uvedenej hodnote.

• S jednoduchým programom na čítanie AD a zhromažďovanie informácií v tabuľke sme boli schopní určiť krivku jeho správania.

Krok 8: Výpočet tlaku

• Aj keď nám výrobca poskytuje funkciu so správaním komponentu, vždy je vhodné vykonať kalibráciu, keď hovoríme o meraní.

• Pretože však ide len o ukážku, budeme priamo používať funkciu uvedenú v technickom liste. Za týmto účelom s ním budeme manipulovať spôsobom, ktorý nám dáva tlak ako funkciu hodnoty ADC.

* Nezabudnite, že zlomok napätia aplikovaného na ADC referenčným napätím musí mať rovnakú hodnotu ako ADC načítané celkovým ADC. (Ignorovanie opravy)

Krok 9: Zostavenie

• Ak chcete senzor pripojiť, vyhľadajte zárez na jednej z jeho svoriek, ktorá označuje kolík 1.

• Počítanie odtiaľ:

Pin 1 poskytuje výstup signálu (od 0V do 4,7V)

Pin 2 je referenčný. (GND)

Pin 3 pre napájanie. (Vs)

• Keďže výstup signálu je 4,7 V, použijeme delič napätia tak, aby maximálna hodnota bola ekvivalentná 3 V3. Za týmto účelom sme vykonali úpravu potenciometrom.

Krok 10: Zdrojový kód

Zdrojový kód: #Zahrňuje a #definuje

// Bibliotecas para utilização do display oLED #include // Necessário apenas para o Arduino 1.6.5 e posterior #include "SSD1306.h" // o mesmo que #include "SSD1306Wire.h" // Os pinos do OLED estão conectados ao ESP32 vyberá GPIO: // OLED_SDA - GPIO4 // OLED_SCL - GPIO15 // OLED_RST - GPIO16 #define SDA 4 #define SCL 15 #define RST 16 // RST vyvíja a podporuje softvér

Zdroj: Globálne premenné a konštanty

Displej 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 conversão para atmosferas const float fator_bar = 0,01; // fator de conversão para bar const float fator_kgf_cm2 = 0,0101971621; // konvertor kgf/cm2

Zdrojový kód: Nastavenie ()

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

Zdrojový kód: Loop ()

void loop () {float medidas = 0,0; // variável para manipular as medidas float pressao = 0,0; // variável para armazenar o valor da pressão // initia a coleta de amostras do ADC for (int i = 0; i (5000)) // zobrazí sa niekoľko a viac ako 5 // medzipamäte zobrazia display.clear (); // ajusta o alinhamento para a esquerda display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_LEFT); // ajusta a fonte pre Arial 10 display.setFont (ArialMT_Plain_16); // Escreve no buffer do display a 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 or valor do ADC display.drawString (0, 48, "adc:" + String (int (medidas))); } else // zobrazíme niekoľko z 5 dostupných položiek, zobrazíme ich interné {// limpa alebo buffer do display display.clear (); // Ajusta o alinhamento para centralizado display.setTextAlignment (TEXT_ALIGN_CENTER); // ajusta a fonte pre Arial 16 display.setFont (ArialMT_Plain_16); // escreve no buffer display.drawString (64, 0, "Sensor Pressão"); // escreve no buffer display.drawString (64, 18, "Diferencial"); // ajusta a fonte pre Arial 10 display.setFont (ArialMT_Plain_10); // escreve no buffer display.drawString (64, 44, "ESP-WiFi-Lora"); } display.display (); // prenos o vyrovnávaciu pamäť para o oneskorenie zobrazenia (50); }

Zdrojový kód: Funkcia, ktorá vypočítava tlak v 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 POSSÍVEES D erro) návrat ((corrigeMedida (medida) / 3,3) - 0,04) / 0,0012858; }

-- SNÍMKY

Zdrojový kód: Funkcia, ktorá opravuje hodnotu 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 * x + -2,896158699016e-21 * x * x * x * x * x * x; }

Krok 11: Súbory

Stiahnite si súbory:

PDF

INO