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樓主: eagler8
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【Arduino】108種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)(資料+代碼+圖形+仿真)

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1401#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-28 19:11 | 只看該作者
應(yīng)變效應(yīng)
金屬導(dǎo)體的電阻值,隨著它受力所產(chǎn)生機(jī)械變形(拉伸或壓縮)的大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱之為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻值將發(fā)生變化這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)材料上被測(cè)材料受到外界作用產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)傳送到應(yīng)變片上使應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化通過測(cè)量應(yīng)變片電阻值的變化就可得知被測(cè)機(jī)械量的大小。

應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)用范圍十分廣泛,可測(cè)量應(yīng)變、應(yīng)力、力矩、位移、加速度、扭矩等物理參量。電阻式應(yīng)變片應(yīng)用模式有兩種,一是將應(yīng)變片粘貼于彈性剛體上組成平衡電橋,然后接到轉(zhuǎn)換電路,構(gòu)成專用應(yīng)變傳感器;二是將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)物體上,然后接到專用應(yīng)變儀直接讀取應(yīng)變量。



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1402#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-28 19:20 | 只看該作者
電阻應(yīng)變片
電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)制作的,即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí),其電阻值相應(yīng)的發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的,其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指當(dāng)半導(dǎo)體材料某一軸向受外力作用時(shí),其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。應(yīng)變片是由敏感柵等構(gòu)成用于測(cè)量應(yīng)變的元件,使用時(shí)將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測(cè)點(diǎn)上,構(gòu)件受力后由于測(cè)點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變,敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化,再由專用儀器測(cè)得其電阻變化大小,并轉(zhuǎn)換為測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值。金屬電阻應(yīng)變片品種繁多,形式多樣,常見的有絲式電阻應(yīng)變片和箔式電阻 應(yīng)變片。箔式電阻應(yīng)變片是一種基于應(yīng)變——電阻效應(yīng)制成的,用金屬箔作為敏感柵的,能把被測(cè)試件的應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電阻變化量的敏感元件。



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1403#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 07:43 | 只看該作者
人體秤50kg稱重傳感器模塊



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1404#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 08:36 | 只看該作者
稱重傳感器工作原理
稱重傳感器是用來將重量信號(hào)或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。稱重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變片組成測(cè)量橋路,利用金屬電阻絲在張力作用下伸長(zhǎng)變細(xì),電阻增加的原理,即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成的。金屬電阻具有阻礙電流流動(dòng)的性質(zhì),同一種金屬絲,一般來講,越是細(xì)長(zhǎng),其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時(shí),其電阻值就會(huì)在某一范圍內(nèi)增減。因此,將金屬絲(或膜)緊貼在被測(cè)物體上,當(dāng)被測(cè)物體受外力而伸縮時(shí),金屬電阻絲(膜)也會(huì)按比例伸縮,其阻值也會(huì)相應(yīng)變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測(cè)量重量信號(hào)的。




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1405#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 08:39 | 只看該作者
橋式測(cè)量電路
電阻應(yīng)變式稱重傳感器包括兩個(gè)主要部分,一個(gè)是彈性敏感元件:利用它將被測(cè)的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值;另一個(gè)是電阻應(yīng)變計(jì):它作為傳感元件將彈性體電阻應(yīng)變式稱重傳感器。 當(dāng)傳感器不受載荷時(shí),彈性敏感元件不產(chǎn)生應(yīng)變,粘貼在其上的應(yīng)變片不發(fā)生變形,阻值不變,電橋平衡,輸出電壓為零;當(dāng)傳感器受力時(shí),即彈性敏感元件受載荷P時(shí),應(yīng)變片就會(huì)發(fā)生形變,阻值發(fā)生變化,電橋失去平衡,有輸出電壓。




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1406#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 09:01 | 只看該作者



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1407#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 09:31 | 只看該作者
內(nèi)部為1000歐半橋應(yīng)變片,量程為50kg稱重傳感器,半橋結(jié)構(gòu)。
測(cè)量時(shí),外側(cè)邊正確施加外力,E字形傳感器的應(yīng)變梁部分(即中間貼應(yīng)變片的,有白色覆膠的梁臂)和外側(cè)邊要形成一個(gè)方向相反的剪切力,即中間的應(yīng)變梁在受力下必需可以發(fā)生彎曲變化,應(yīng)變梁受力面另一側(cè)不可有阻擋物。




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1408#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 09:45 | 只看該作者
傳感器內(nèi)部是一組半橋應(yīng)變片,使用方法可以有以下三種:
1、使用一只傳感器配合外接電阻組成全橋測(cè)量,量程為一個(gè)傳感器的量程:50kg。對(duì)外接電阻要求較高。
2、使用二只傳感器組成全橋測(cè)量,量程為兩只傳感器的量程之和:50kgx2=100kg。
3、使用四只傳感器組成全橋測(cè)量,量程為四只傳感器的量程之和:50kgx4=200k。







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1409#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 10:09 | 只看該作者

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1410#
ID:387592 發(fā)表于 2019-7-29 10:18 | 只看該作者
樓主,有文檔嗎,能發(fā)一下給我嗎?QQ郵箱1638078283@qq.com
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1411#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 10:31 | 只看該作者
HX711 24位精度AD稱重模塊


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1412#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 10:52 | 只看該作者
HX711
是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比,該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路,具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整機(jī)成本,提高了整機(jī)的性能和可靠性。該芯片與后端MCU 芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單,所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng),無需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開關(guān)可任意選取通道A 或通道B,與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道A 的可編程增益為128 或64,對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV或±40mV。通道B 則為固定的32 增益,用于系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源,系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開機(jī)的初始化過程。



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1413#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 10:57 | 只看該作者

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1414#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 10:59 | 只看該作者

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1415#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 11:14 | 只看該作者
主要參數(shù)
滿額度差分輸入范圍 V(inp)-V(inn) ±0.5(AVDD/GAIN) V
輸入共模電壓范圍 AGND+0.6 AVDD-0.6 V
使用片內(nèi)振蕩器,RATE = 0 10
使用片內(nèi)振蕩器,RATE = DVDD 80
外部時(shí)鐘或晶振,RATE = 0 fclk/1,105,920
輸出數(shù)據(jù)速率
外部時(shí)鐘或晶振,RATE = DVDD fclk/138,240 Hz
輸出數(shù)據(jù)編碼 二進(jìn)制補(bǔ)碼 800000 7FFFFF(HEX) RATE = 0 400
輸出參考電壓(VBG) 1.25 V
外部時(shí)鐘或晶振頻率 1 11.0592 30 MHz
模擬電源電流(含穩(wěn)壓電路) 1600μA 斷電 0.3 μA




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1416#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 11:43 | 只看該作者

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1417#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 12:02 | 只看該作者

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1418#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 12:04 | 只看該作者
模塊采用24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器芯片hx711,是一款專為高精度電子稱而設(shè)計(jì)的, 具有兩路模擬通道輸入, 內(nèi)部集成128倍增益可編程放大器。輸入電路可配置為 提供橋壓的電橋式(如壓力、稱重)傳感器模式 是一款理想的高精度低成本采樣前端模塊。采樣hx711 24位ad芯片,雙通道 差分輸入。全貼片 機(jī)器焊接,帶金屬屏蔽,配送直、彎兩種插針,滿足各種安裝焊接方式,板上使用了2個(gè)47uF的膽電容,用料很足,內(nèi)置上拉電阻,且預(yù)留CPU焊接位置,很適合自己二次開發(fā)各種各樣的傳感器相關(guān)應(yīng)用。


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1419#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 12:07 | 只看該作者
模塊電原理圖



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1420#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 13:08 | 只看該作者
模塊主要特點(diǎn)
● 帶金屬屏蔽,強(qiáng)抗干擾,預(yù)留cpu(STC15F104)位置,可自行升級(jí)二次開發(fā)。
● 兩路可選擇差分輸入
● 片內(nèi)低噪聲可編程放大器,可選增益為32、64 和128
● 片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源
● 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無需任何外接器件,必要時(shí)也可使用外接晶振或時(shí)鐘
● 上電自動(dòng)復(fù)位電路
● 簡(jiǎn)單的數(shù)字控制和串口通訊:所有控制由管腳輸入,芯片內(nèi)寄存器無需編程
● 可選擇10Hz 或80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率
● 同步抑制50Hz 和60Hz 的電源干擾
● 耗電量(含穩(wěn)壓電源電路):
典型工作電流:< 1.7mA, 斷電電流:< 1μA
● 工作電壓范圍:2.6 ~ 5.5V
● 工作溫度范圍:-20 ~ +85℃




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1421#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 14:28 | 只看該作者
模塊檢測(cè)方法
1,初步快速判斷:斷開模塊所有連線,僅僅給模塊供電5v(就是vcc接+5v,gnd接地),然后把模塊的ck端口對(duì)地短接,然后再去測(cè) out+對(duì)地電壓,應(yīng)該4.5v左右,接著測(cè)DO/RX端口對(duì)地電壓,應(yīng)該0v左右,如果電壓都符合,說明模塊99%正常。
2,完整測(cè)試判斷:使用測(cè)試電路圖搭個(gè)電路,給單片機(jī)燒入測(cè)試程序,然后用串口線連接電腦,在電腦上運(yùn)行串口助手,就可以接收到測(cè)試電路發(fā)出來的讀數(shù)報(bào)告,讀數(shù)正常,表明模塊正常。




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1422#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 19:46 | 只看該作者

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1423#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 19:55 | 只看該作者

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1424#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-29 19:56 | 只看該作者

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1425#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 07:53 | 只看該作者
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備接線時(shí),才發(fā)現(xiàn)收來的四個(gè)稱重傳感器中,有一個(gè)只有二根線(其它3個(gè)都是3根接線),看來要搞不定了



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1426#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 12:57 | 只看該作者

HX711.h頭文件

  1. #ifndef HX711_h
  2. #define HX711_h

  3. #include "Arduino.h"

  4. class Hx711
  5. {
  6. private:
  7.         int DOUT;//定義數(shù)據(jù)引腳
  8.         int SCK;//定義時(shí)鐘引腳

  9.         float scale;//定義比例系數(shù)
  10.         long offset;//定義補(bǔ)償值
  11. public:
  12.         Hx711(int IO_DOUT,int IO_SCK);//構(gòu)造函數(shù)
  13.         void setScale(float IO_scale);//設(shè)置比例系數(shù)
  14.         void setOffset(long IO_offset);//設(shè)置補(bǔ)償值

  15.         long getValue();//采集一次ADC值
  16.         long getAverageValue(char IO_times);//采集ADC平均值
  17.         float getWeight(char IO_times);//得出重量值
  18. };

  19. #endif
復(fù)制代碼



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1427#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 12:59 | 只看該作者
HX711.cpp 文件

  1. #include "HX711.h"

  2. #include "Arduino.h"

  3. //int DOUT;//定義數(shù)據(jù)引腳
  4. //int SCK;//定義時(shí)鐘引腳

  5. //float scale;//定義比例系數(shù)
  6. //long offset;//定義補(bǔ)償值
  7. //int times;//定義采集次數(shù)

  8. Hx711::Hx711(int IO_DOUT,int IO_SCK)//構(gòu)造函數(shù)
  9. {
  10.         DOUT = IO_DOUT;
  11.         SCK = IO_SCK;
  12.         pinMode(SCK, OUTPUT);//設(shè)置IO口工作方式
  13.         pinMode(DOUT, INPUT);

  14. }

  15. void Hx711::setScale(float IO_scale)//設(shè)置比例系數(shù)
  16. {
  17.         scale = IO_scale;
  18. }

  19. void Hx711::setOffset(long IO_offset)//設(shè)置補(bǔ)償值
  20. {
  21.         offset = IO_offset;
  22. }

  23. long Hx711::getValue()//采集一次ADC值
  24. {
  25.         unsigned long Count;
  26.         unsigned char i;
  27.         digitalWrite(SCK,LOW);
  28.         Count = 0;
  29.         while(digitalRead(DOUT) == 1);//低電平時(shí)數(shù)據(jù)可以輸出
  30.         for(i=0;i<24;i++)//循環(huán)讀取數(shù)據(jù)
  31.         {
  32.                 digitalWrite(SCK,HIGH);
  33.                 Count = Count<<1;
  34.                 digitalWrite(SCK,LOW);
  35.                 if(digitalRead(DOUT) == 1) Count++;//最低位置1
  36.         }
  37.         digitalWrite(SCK,HIGH);
  38.         Count = Count^0x800000;//最高位置0
  39.         digitalWrite(SCK,LOW);//128增益
  40.         return Count;
  41. }

  42. long Hx711::getAverageValue(char IO_times)//采集ADC平均值
  43. {
  44.         long sum=0;
  45.         char i;
  46.         for(i=0;i<IO_times;i++)
  47.         {
  48.                 sum += getValue();
  49.         }
  50.         return sum/IO_times;

  51. }

  52. float Hx711::getWeight(char IO_times)//得出重量值
  53. {
  54.         long temp;
  55.         temp = getAverageValue(IO_times) - offset;
  56.         return (float)temp/scale;
  57. }
復(fù)制代碼



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1428#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 13:10 | 只看該作者

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1429#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 13:14 | 只看該作者
實(shí)驗(yàn)沒有通過,一直卡在HX711庫上,編譯無法通過.......



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1430#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 14:13 | 只看該作者
  1. /*
  2. 【Arduino】66種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)(73)
  3. 實(shí)驗(yàn)七十三:人體秤50kg稱重傳感器模塊(電阻應(yīng)變半橋式)
  4. */

  5. #include <HX711.h>

  6. HX711 hx(9, 10);

  7. void setup() {
  8. Serial.begin(9600);
  9. }

  10. void loop()
  11. {
  12. double sum = 0;
  13. for (int i = 0; i < 10; i++)
  14. sum += hx.read();
  15. Serial.println(sum/10);
  16. delay(3000);
  17. }
復(fù)制代碼


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1431#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 14:15 | 只看該作者

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1432#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 14:30 | 只看該作者

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1433#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 14:43 | 只看該作者

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1434#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 14:45 | 只看該作者

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1435#
ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 15:24 | 只看該作者
實(shí)驗(yàn)七十四:4位LED數(shù)碼管顯示模塊0.36英寸亮度可調(diào)帶時(shí)鐘點(diǎn)( TM1637)

TM1637
天微 LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片,是一種帶鍵盤掃描接口的LED(發(fā)光二極管顯示器)驅(qū)動(dòng)控制專用電路,內(nèi)部集成有MCU 數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED 高壓驅(qū)動(dòng)、鍵盤掃描等電路。性能優(yōu)良,質(zhì)量可靠。主要應(yīng)用于電磁爐、微波爐及小家電產(chǎn)品的顯示屏驅(qū)動(dòng)。采用DIP/SOP20的封裝形式。




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ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 15:40 | 只看該作者

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ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 15:43 | 只看該作者
TM1637 特性
1、采用功率CMOS 工藝
2、顯示模式(8 段×6 位),支持共陽數(shù)碼管輸出
3、鍵掃描(8×2bit),增強(qiáng)型抗干擾按鍵識(shí)別電路
4、輝度調(diào)節(jié)電路(占空比 8 級(jí)可調(diào))
5、兩線串行接口(CLK,DIO)
6、振蕩方式:內(nèi)置RC 振蕩(450KHz+5%)
7、內(nèi)置上電復(fù)位電路
8、內(nèi)置自動(dòng)消隱電路
9、封裝形式:DIP20/SOP20



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ID:513258 發(fā)表于 2019-7-30 16:07 | 只看該作者

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