Sisukord:

Veevooluhulgamõõturi loomine: 7 sammu
Veevooluhulgamõõturi loomine: 7 sammu

Video: Veevooluhulgamõõturi loomine: 7 sammu

Video: Veevooluhulgamõõturi loomine: 7 sammu
Video: 6. klass | Sektordiagramm ja protsent 2024, November
Anonim
Kuidas luua veevoolu mõõturit
Kuidas luua veevoolu mõõturit

GreenPAK ™ komponentide abil saab hõlpsasti valmistada täpse, väikese ja odava vedeliku voolumõõturi. Selles juhendis esitame veevooluhulgamõõturi, mis mõõdab pidevalt veevoolu ja kuvab selle kolmel 7-segmendilisel ekraanil. Vooluanduri mõõtmisvahemik on 1 kuni 30 liitrit minutis. Anduri väljundiks on digitaalne PWM -signaal, mille sagedus on proportsionaalne vee voolukiirusega.

Kolm GreenPAK programmeeritavat segasignaali maatriksit SLG46533 IC loevad impulsside arvu baasaja T. jooksul. See baasaeg arvutatakse nii, et impulsside arv võrdub selle aja voolukiirusega, siis kuvatakse see arvutuslik arv -segmenti kuvatakse. Eraldusvõime on 0,1 liitrit minutis.

Anduri väljund on ühendatud esimese sisesignaali maatriksi Schmitti päästikuga digitaalsisendiga, mis loeb murdosa. Kiibid kaskaaditakse kokku digitaalse väljundi kaudu, mis on ühendatud menetlusega segatud signaali maatriksi digitaalsisendiga. Iga seade on 7 väljundi kaudu ühendatud 7 -segmendilise ühise katoodekraaniga.

GreenPAK programmeeritava segasignaali maatriksi kasutamine on eelistatav paljudele muudele lahendustele, nagu mikrokontrollerid ja diskreetsed komponendid. Võrreldes mikrokontrolleriga on GreenPAK odavam, väiksem ja hõlpsamini programmeeritav. Võrreldes diskreetse loogikaga integraallülituste konstruktsiooniga on see ka odavam, lihtsam ehitada ja väiksem.

Selle lahenduse kaubanduslikult elujõuliseks muutmiseks peab süsteem olema võimalikult väike ja suletud veekindlasse, kõvasse korpusesse, et see oleks vastupidav veele, tolmule, aurule ja muudele teguritele, et see saaks töötada erinevates tingimustes.

Disaini testimiseks ehitati lihtne trükkplaat. GreenPAK -seadmed ühendatakse selle trükkplaadiga, kasutades 20 tihvti kahekordse rea naissoost päiseühendusi.

Katsed tehakse esmakordselt Arduino poolt genereeritud impulsside abil ja teisel korral mõõdeti koduse veeallika veevoolu kiirust. Süsteem on näidanud 99%täpsust.

Avastage kõik vajalikud sammud, et mõista, kuidas GreenPAK kiip on programmeeritud veevoolumõõturi juhtimiseks. Kui aga soovite lihtsalt programmeerimise tulemust saada, laadige GreenPAKi tarkvara alla, et vaadata juba valminud GreenPAK disainifaili. Ühendage GreenPAK arenduskomplekt arvutiga ja klõpsake programmi, et luua kohandatud IC veevooluhulgamõõturi juhtimiseks. Kui olete huvitatud vooluahela toimimisest, järgige allpool kirjeldatud samme.

Samm: süsteemi üldine kirjeldus

Süsteemi üldine kirjeldus
Süsteemi üldine kirjeldus
Süsteemi üldine kirjeldus
Süsteemi üldine kirjeldus

Üks levinumaid vedeliku voolukiiruse mõõtmise viise on täpselt nagu tuule kiiruse mõõtmise põhimõte anemomeetri abil: tuule kiirus on võrdeline anemomeetri pöörlemiskiirusega. Seda tüüpi vooluanduri põhiosa moodustab tihvtratas, mille kiirus on võrdeline seda läbiva vedeliku voolukiirusega.

Kasutasime joonisel 1 näidatud firma URUK veevooluandurit YF-S201. Selles anduris väljastab hammasrattale paigaldatud Hall-efekti andur impulsi iga pöördega. Väljundsignaali sagedus on esitatud valemis 1, kus Q on vee voolukiirus liitrites minutis.

Näiteks kui mõõdetud voolukiirus on 1 liiter minutis, on väljundsignaali sagedus 7,5 Hz. Voolu tegeliku väärtuse kuvamiseks vormingus 1,0 liitrit minutis peame impulsse lugema ajaga 1,333 sekundit. Näites 1,0 liitrit minutis on loetud tulemus 10, mis kuvatakse seitsme segmendi kuvaril kui 01.0. Selles rakenduses käsitletakse kahte ülesannet: esimene on impulsside loendamine ja teine arvu kuvamine, kui loendusülesanne on lõpule viidud. Iga ülesanne kestab 1,333 sekundit.

2. samm: GreenPAKi disaineri juurutamine

SLG46533-l on palju mitmekülgseid kombineeritud funktsiooniga makroelemente ja neid saab konfigureerida otsingulaudade, loendurite või D-flip-flopide kujul. See modulaarsus muudab GreenPAKi rakenduseks sobivaks.

Programmil on 3 etappi: etapp (1) genereerib perioodilist digitaalsignaali, et lülituda süsteemi kahe ülesande vahel, etapp (2) loeb vooluanduri impulsse ja etapp (3) kuvab murdosa.

3. etapp: esimene etapp: vahetamise loendamine/kuvamine

Esimene etapp: vahetamise loendamine/kuvamine
Esimene etapp: vahetamise loendamine/kuvamine
Esimene etapp: vahetamise loendamine/kuvamine
Esimene etapp: vahetamise loendamine/kuvamine
Esimene etapp: vahetamise loendamine/kuvamine
Esimene etapp: vahetamise loendamine/kuvamine

Vajalik on digitaalne väljund „COUNT/DISP-OUT”, mis muudab olekut kõrge ja madala vahel iga 1.333 sekundi järel. Kõrgel korral loeb süsteem impulsse ja madalal kuvab loetud tulemuse. Seda on võimalik saavutada juhtmega DFF0, CNT1 ja OSC0 abil, nagu on näidatud joonisel 2.

OSC0 sagedus on 25 kHz. CNT1/DLY1/FSM1 on konfigureeritud loendurina ja selle kella sisend on ühendatud CLK/4 -ga nii, et CNT1 sisendkella sagedus on 6,25 kHz. Esimese kellaaja jooksul, mis kestab võrrandis 1, on CNT1 väljund kõrge ja alates järgmise kella signaali tõusvast servast on loenduri väljund madal ja CNT1 hakkab vähenema alates 8332. Kui CNT1 andmed jõuavad 0 -ni, on uus impulss CNT1 väljundis tekitatud. CNT1 väljundi igal tõusval serval muudab DFF0 väljund olekut, kui see on madal, lülitub see kõrgele ja vastupidi.

DFF0 väljundi polaarsus tuleks konfigureerida ümberpööratud kujul. CNT1 on seatud väärtusele 8332, kuna loendus-/kuvamisaeg T võrdub võrrandis 2 näidatuga.

4. etapp: teine etapp: sisendimpulsside loendamine

Teine etapp: sisendimpulsside loendamine
Teine etapp: sisendimpulsside loendamine
Teine etapp: sisendimpulsside loendamine
Teine etapp: sisendimpulsside loendamine
Teine etapp: sisendimpulsside loendamine
Teine etapp: sisendimpulsside loendamine

4-bitine loendur valmistatakse DFF3/4/5/6 abil, nagu on näidatud joonisel 4. See loendur suureneb igal impulssil ainult siis, kui “COUNT/DISP-IN”, mis on PIN 9, on kõrge. AND-värava 2-L2 sisendid on "COUNT/DISP-IN" ja PWM sisend. Loendur lähtestatakse, kui see jõuab 10 -ni või kui loendusfaas algab. 4-bitine loendur lähtestatakse, kui DFF-ide RESET-nööpnõelad, mis on ühendatud sama võrguga “RESET”, on madalad.

4-bitist LUT2 kasutatakse loenduri lähtestamiseks, kui see jõuab 10. Kuna DFF-väljundid on ümberpööratud, määratakse numbrid, pöörates ümber nende binaarsete esituste kõik bitid: vahetades 0-d 1-ks ja vastupidi. Seda kujutist nimetatakse binaarnumbri 1 täiendiks. 4-bitised LUT2 sisendid IN0, IN1, IN2 ja IN3 on ühendatud vastavalt a0, a1, a2, a3 ja a3. 4-LUT2 tõetabel on näidatud tabelis 1.

Kui registreeritakse 10 impulssi, lülitub 4-LUT0 väljund kõrgelt madalale. Sel hetkel lülitub CNT6/DLY6 väljund, mis on konfigureeritud töötama ühe võtte režiimis, 90 sekundi jooksul madalaks ja lülitub uuesti sisse. Samuti, kui „COUNT/DISP-IN” lülitub madalalt kõrgele, st. süsteem hakkab impulsse lugema. CNT5/DLY5 väljund, mis on konfigureeritud töötama ühe võtte režiimis, lülitub 90 ns ajaks liiga madalaks ja lülitub seejärel uuesti sisse. Oluline on hoida RESET -nuppu mõnda aega madalal tasemel ja uuesti sisse lülitada, kasutades CNT5 ja CNT6, et anda aega kõigi DFF -ide lähtestamiseks. 90 ns viivitus ei mõjuta süsteemi täpsust, kuna PWM -signaali maksimaalne sagedus on 225 Hz. CNT5 ja CNT6 väljundid on ühendatud AND värava sisenditega, mis väljastavad RESET signaali.

4-LUT2 väljund on ühendatud ka tihvtiga 4, märgistusega "F/10-OUT", mis ühendatakse järgmise kiibi loendusetapi PWM sisendiga. Näiteks kui murdosa loendusseadme "PWM-IN" on ühendatud anduri PWM-väljundiga ja selle "F/10-OUT" on ühendatud ühikute loendusseadme "PWM-IN" ja " Viimase F/10-OUT on ühendatud kümnete loendusseadme "PWM-IN" -ga ja nii edasi. Kõigi nende etappide loend "COUNT/DISP-IN" peaks olema ühendatud sama "COUNT/DISP-OUT" -ga mis tahes kolmest seadmest, mis on mõeldud murdosa loendamiseks.

Joonis 5 selgitab üksikasjalikult, kuidas see etapp töötab, näidates, kuidas mõõta voolukiirust 1,5 liitrit minutis.

Samm: kolmas etapp: mõõdetud väärtuse kuvamine

Kolmas etapp: mõõdetud väärtuse kuvamine
Kolmas etapp: mõõdetud väärtuse kuvamine
Kolmas etapp: mõõdetud väärtuse kuvamine
Kolmas etapp: mõõdetud väärtuse kuvamine
Kolmas etapp: mõõdetud väärtuse kuvamine
Kolmas etapp: mõõdetud väärtuse kuvamine

Sellel etapil on sisendid: a0, a1, a2 ja a3 (tagurpidi) ning see väljub 7-segmendilise kuvariga ühendatud tihvtidele. Igal segmendil on loogiline funktsioon, mille saavad teha kättesaadavad LUT -id. 4-bitised LUT-id saavad seda tööd teha väga lihtsalt, kuid kahjuks on saadaval ainult 1. Segmendi G jaoks kasutatakse 4-bitist LUT0, kuid teiste segmentide puhul kasutasime paari 3-bitiseid LUT-sid, nagu on näidatud joonisel 6. Kõige vasakpoolsemad 3-bitised LUT-id on sisenditega ühendatud a2/a1/a0, samas kui parempoolsem 3-bitiste LUT-ide sisenditega on ühendatud a3.

Kõik otsingu tabelid võib tuletada tabelis 2 toodud 7-segmendilise dekoodri tõetabelist. Need on esitatud tabelis 3, tabelis 4, tabelis 5, tabelis 6, tabelis 7, tabelis 8, tabelis 9.

GPIO-de juhtnupud, mis juhivad 7-segmendilist ekraani, on väljundina ühendatud muunduri kaudu "COUNT/DISP-IN" -ga, kui "COUNT/DISP-IN" on madal, mis tähendab, et ekraani vahetatakse ainult kuvamistoimingu ajal. Seetõttu on loendamise ajal kuvarid välja lülitatud ja ülesande kuvamise ajal loendatud impulsse.

Kümnendkoha indikaatorit võib vaja minna kusagil 7-segmendilises kuvaris. Sel põhjusel on PIN5 märgistusega "DP-OUT" ühendatud vastupidise "COUNT/DISP" võrguga ja me ühendame selle vastava kuva DP-ga. Meie rakenduses peame kuvama ühikute loendusseadme kümnendkoha, et näidata numbreid vormingus "xx.x", seejärel ühendame ühikute loendusseadme "DP-OUT" seadme 7- DP sisendiga segmendi kuva ja jätame teised ühendamata.

6. samm: riistvara juurutamine

Riistvara juurutamine
Riistvara juurutamine

Joonisel 7 on näidatud kolme GreenPAK -kiibi ja iga kiibi ühendused vastava ekraaniga. GreenPAKi kümnendkoha väljund on ühendatud 7-segmendi ekraani DP sisendiga, et kuvada voolukiirus õiges vormingus, eraldusvõimega 0,1 liitrit minutis. LSB kiibi PWM sisend on ühendatud veevooluanduri PWM väljundiga. Ahelate F/10 väljundid on ühendatud järgmise kiibi PWM sisenditega. Suurema voolukiirusega ja/või suurema täpsusega andurite puhul saab rohkem kiipe kaskaadida, et lisada rohkem numbreid.

Samm 7: Tulemused

Tulemused
Tulemused
Tulemused
Tulemused
Tulemused
Tulemused

Süsteemi testimiseks ehitasime lihtsa trükkplaadi, millel on pistikud GreenPAK-pistikupesade ühendamiseks, kasutades 20-pin kahekordse rea naissoost päiseid. Selle trükkplaadi skeem ja paigutus ning fotod on esitatud lisas.

Süsteemi testiti kõigepealt Arduinoga, mis simuleerib voolukiiruse andurit ja konstantse teadaoleva voolukiirusega veeallikat, genereerides impulsse sagedusel 225 Hz, mis vastab vastavalt 30 liitri minutis voolukiirusele. Mõõtmistulemus oli 29,7 liitrit minutis, viga on umbes 1 %.

Teine test tehti vee vooluhulga anduri ja koduse veeallikaga. Mõõtmine erinevate voolukiiruste juures oli 4,5 ja 12,4.

Järeldus

Selles juhendis näidatakse, kuidas Dialog SLG46533 abil ehitada väike, odav ja täpne voolumõõtur. Tänu GreenPAKile on see disain väiksem, lihtsam ja hõlpsamini loodud kui võrreldavad lahendused.

Meie süsteem suudab mõõta voolukiirust kuni 30 liitrit minutis eraldusvõimega 0,1 liitrit, kuid saame kasutada rohkem GreenPAK -sid, et mõõta suuremaid voolukiirusi suurema täpsusega sõltuvalt vooluandurist. Dialog GreenPAK-põhine süsteem võib töötada paljude turbiinivoolumõõtjatega.

Soovitatud lahendus oli mõeldud vee voolukiiruse mõõtmiseks, kuid seda saab kohandada kasutamiseks kõigi anduritega, mis väljastavad PWM -signaali, näiteks gaasivooluhulga anduriga.

Soovitan: