Urządzenie do pomiaru ciśnienia (do 50kPa)

[H1M4W4R1]

Wstęp

I znów problemy z pneumatyką...  Tym razem potrzebowałem czegoś do mierzenia ciśnienia... Mając na koncie już moduły przetworników ciśnienia postanowiłem, że czas je wykorzystać i tak oto powstał OpenEdge - wygodne narzędzie do pomiaru ciśnienia w zakresie 0~50kPa (można go zmodyfikować zmieniając przetwornik i nieco poprawiając firmware).

Prezentacja urządzenia

Elektronika

Sercem urządzenia jest przetwornik MP3V5050GP, który konwertuje różnicę ciśnienia w układzie względem ciśnienia atmosferycznego na sygnał analogowy. Ten sygnał analogowy jest następnie filtrowany przez filtr dolnoprzepustowy złożony z rezystora 750R i kondensatora 330nF i przez wzmacniacz MCP6002 sterowany przy użyciu potencjometru cyfrowego MCP4018 trafia do mikrokontrolera.  i 

Mózgiem tego projektu jest nie inaczej jak Wemos D1 R32, aczkolwiek można użyć dowolnej płytki ESP32, aczkolwiek trzeba brać pod uwagę, że potrzeba dość sporo wyprowadzeń. Przykładem dobrej alternatywy jest DevKit S3.

Wnętrze obudowy urządzenia

W urządzeniu zastosowałem też ekran OLED 2.42" z interfejsem SPI, nakładkę z portami XH2.54 (dla ułatwionego montażu) oraz trzy przyciski i enkoder wykorzystując mój pakiet modułów. Niestety tanie moduły enkoderów nie zadziałają (bez modyfikacji oprogramowania), gdyż urządzenie zakłada, że przełącznik enkodera jest aktywny w stanie wysokim.

Do tego w urządzeniu znajdują się dwa złącza 5.5/2.5mm - jedno do zasilania, a drugie jako wyjście sygnału TRIG(GER).

Schemat nakładki XH2.54

Pozostałe elementy

Obudowa została wykonana na drukarce 3D wykorzystując czarny (i resztki niebieskiego) filament Fiberlogy EasyPETG. Wężyk pneumatyczny jest przyłączany za pomocą adaptera 6 do 4mm zablokowanego kawałkiem wydrukowanego plastiku.

Niestety projekt obudowy jest ciut nieudany, a każdy kto zaliczył taką wpadkę szybko zorientuje się w kwestii przyczyny. Problemem jest dostęp do dolnych śrub ekranu, który najprościej mówiąc... nie istnieje (nie da się ich sensownie przykręcić nawet korzystając z przejściówki sprężynowej). Dlatego ekran jest zabezpieczony dodatkowym kawałkiem plastiku z wbudowaną sprężyną (inaczej wymagany byłby ponowny druk obudowy).

Dokładność pomiarów i firmware

Zdjęcia z układu pomiarowego, zrobione w odstępie ok. 2s

Na moje potrzeby dokładność jest zadowalająca. Mogłaby być lepsza, ale nie ma co oczekiwać za wiele od czujnika ciśnienia za 70 PLN, który za to ma bardzo dobrą responsywność (znacznie lepszą niż manometr po lewej).

Na szczególną uwagę zasługuje regulacja wzmocnienia, która sporo pomaga (i nieco przeszkadza) przy pomiarach w dolnej części zakresu czujnika... Ogólnie jest, bo mogłem łatwo ją dodać, ale raczej ChatGPT niezbyt dobrze ją obsłużył w kodzie i będę musiał tam pogrzebać.

Tak, cały program był wygenerowany przez AI (i nieznacznie poprawiony przez programistę). Większość funkcji działała od ręki, trzeba było tylko nieco poprawić przejrzystość interfejsu (tak, by tekst mieścił się na ekranie).

Program dla mikrokontrolera (kod źródłowy) można pobrać tutaj: OpenEdge Firmware.zip

O samym urządzeniu jeszcze słów kilka

Elementy urządzenia

1. przycisk trybu pomiaru 
2. przycisk resetu pamięci
3. przycisk trybu pracy wyzwalacza (triggera)
4. enkoder do regulacji czułości albo progu wyzwalacza (triggera)
5. zasilanie usb
6. zasilanie wyzwalacza oraz urządzenia (5-12V)
7. wyjście wyzwalacza (zwarcie do masy)

Urządzenie potrafi pracować w czterech trybach (przełączane przyciskiem po lewej):

• tryb bezpośredni (DIRECT) - dane z czujnika są przekazywane bezpośrednio na ekran
• tryb minimum (MIN) - wyświetla najniższą wartość ciśnienia od włączenia trybu (lub wciśnięcia resetu)
• tryb maximum (MAX) - wyświetla najwyższą wartość ciśnienia od włączenia trybu (lub wciśnięcia resetu)
• tryb uśredniania (AVG) - uśrednia wszystkie wartości ciśnienia od włączenia trybu, najlepszy do pomiarów testowych

Środkowy przycisk służy jako reset zbierania danych.

Dodatkowo posiada opcje wyzwalania sygnału (binarne, przełączane przyciskiem po prawej):

• zewrzyj styki, gdy ciśnienie przekroczy wartość graniczną
• zewrzyj styki, gdy ciśnienie jest niższe niż wartość graniczna
• i oczywiście tryb wyłączenia

Za pomocą enkodera można regulować czułość, a po kliknięciu regulujemy wartość graniczną/próg wyzwalacza.

Tak więc na dłuższy czas mam własny sprzęt pomiarowy, do którego mogę podłączyć też inne urządzenia wyzwalane zwarciem do masy i nie muszę się męczyć z czytaniem manometru

Edytowano 25 stycznia przez H1M4W4R1

[robotykLEGO]

Ciśnienie w oponach samochodu mierzyłeś?

 

[H1M4W4R1]

35 minut temu, robotykLEGO napisał:

Ciśnienie w oponach samochodu mierzyłeś?

Chyba ktoś zaspał na fizyce... 50kPa to około 0.5 atmosfery. W oponach samochodu jest zwykle 2-2.5 atm... Chyba raczej znacznie więcej niż zakres urządzenia  

[robotykLEGO]

sorry, jestem w 4 klasie. (serio)

 

ale wiem że 2 atm to ok. 2 bary. (ciśnienie 10m pod wodą)

 

przyznam że niekiedy przysypiam na lekcjach.

(albo nudzę się)