Απλή αναλογική μηχανή ζύγισης

Μάθετε μια εξαιρετικά απλή διαδικασία για να κάνετε μια συσκευή ζύγισης χρήσιμη για τη μέτρηση μικρότερων μεγεθών βάρους.

Η ιδέα

Η ιδέα είναι πολύ απλή, επιτρέπεται μια φωτεινή δέσμη να περάσει από μια γραμμική κορδέλα και να πέσει πάνω από ένα LDR.

Η χρωματική απόχρωση της κορδέλας που βρίσκεται μπροστά από την πηγή φωτός ανά πάσα στιγμή θα εξαρτάται από το βάρος που τοποθετείται πάνω από έναν μηχανισμό με ελατήριο.

Η αντίστοιχη αλλαγή στο επίπεδο φωτός μετατρέπεται σε αντίστοιχη διαφορά στην αντίσταση του LDR, η οποία τελικά διαβάζεται πάνω από ένα ωμόμετρο και προσδιορίζεται το ισοδύναμο βάρος.

Μια ψηφιακή ζυγαριά είναι μια απαραίτητη συσκευή όσον αφορά τον καθορισμό μικρότερου μεγέθους βάρους. Ωστόσο, αυτά τα gadget μπορεί να είναι πολύ περίπλοκα και ακριβά για την προμήθεια.

Μια απλή σχεδιαστική ιδέα μιας κλίμακας ζύγισης που παρουσιάζεται εδώ υπόσχεται να είναι εξίσου ακριβής αλλά πολύ φθηνή.

Όλοι έχουμε δει αυτό το μηχάνημα που χρησιμοποιείται πολύ συχνά με τους περισσότερους καταστηματάρχες και εμπόρους λιανικής.

Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των βαρών των διαφόρων υλικών που πωλούνται στους πελάτες, έτσι ώστε τα είδη να μπορούν να βαθμολογηθούν σωστά σύμφωνα με το εμφανιζόμενο βάρος πάνω από το μηχάνημα.

Αυτή η απίστευτη συσκευή μπορεί να ανιχνεύσει ακόμη και το μικρότερο μέγεθος βάρους που τοποθετείται πάνω της και να την εμφανίζει με ακρίβεια σε ψηφιακή κλίμακα.

Ναι, συζητάμε κλίμακες ζύγισης που χρησιμοποιούνται συνήθως για ζύγιση μικρότερων βαρών που κυμαίνονται από πιθανώς mg έως μερικά κιλά.

Απλό σχέδιο ζύγισης έναντι εμπορικού σχεδιασμού

Οι ζυγαριές ζύγισης που διατίθενται στο εμπόριο είναι μάλλον πολύ περίπλοκες, ακριβείς και επομένως πολύ δαπανηρές.

Ο σχεδιασμός μιας απλής ηλεκτρονικής αναλογικής ζυγαριάς που παρουσιάστηκε εδώ έχει επινοηθεί από εμένα και είναι αρκετά ακριβής, πολύ χαμηλού κόστους και μπορεί να κατασκευαστεί ακόμη και από έναν απλό.

Η ιδέα είναι απλή - μια ημιδιαφανής κορδέλα γραμμικού χρώματος έχει σχεδιαστεί για να κινείται ή να βυθίζεται σε απόκριση του βάρους συμπίεσης, μια φωτεινή δέσμη από μια πηγή φωτός επιτρέπεται να περάσει από αυτήν την κορδέλα και να πέσει πάνω από ένα LDR.

Το LDR συνδέεται σε έναν μετρητή Ohm, έτσι, καθώς το βάρος ωθεί την κορδέλα, γλιστράει προς τα κάτω και ηρεμεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο και προσφέρει μια συγκεκριμένη αντίστοιχη σκιά μπροστά από την πηγή φωτός.

Η ένταση του φωτός βελτιστοποιείται ανάλογα με το σκοτάδι ή την ελαφρότητα αυτής της σκιάς και το LDR διαβάζει το αναλογικό επίπεδο έντασης φωτός και το κατευθύνει στο μετρητή έτσι ώστε να μπορεί να διαβάζεται απευθείας μέσω του βαθμονομημένου επιλογέα του.

Πώς σχεδιάζεται το κύκλωμα ζύγισης για να λειτουργεί

Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε την πραγματική λειτουργία του σχεδιασμένου πρωτοτύπου:

Αναφερόμενος στο σπιτικό κύκλωμα ζύγισης παραπάνω, βλέπουμε ότι η διάταξη είναι αρκετά απλή προς τα εμπρός. Ένας κεντρικός στύλος ή άξονας που σχηματίζει το κύριο και το μοναδικό κινούμενο μέρος του συστήματος περνά μέσα από μια κατάλληλα μεγέθους τρύπα που κατασκευάζεται πάνω από την άνω επιφάνεια του θαλάμου.

Το εξωτερικό άκρο αυτής της ράβδου καταλήγει σε μια επίπεδη πλατφόρμα που αποτελεί τη βάση για τη διατήρηση των εν λόγω βαρών.

Η ράβδος και η πλατφόρμα συγκρατούνται σε άκαμπτη στάση από ένα ελατήριο τοποθετημένο μεταξύ της πλατφόρμας και της άνω επιφάνειας του θαλάμου.

Ο άξονας διέρχεται από αυτήν την άνοιξη. Το ελατήριο απαιτείται ώστε τα βάρη να βελτιστοποιηθούν σωστά και το επίπεδο της πλατφόρμας να επιστρέψει στην αρχική του θέση μόλις αφαιρεθεί το βάρος.

Μια γραμμικά χρωματισμένη ή σκοτεινή ημιδιαφανής κορδέλα που σχηματίζει την καρδιά ολόκληρου του μηχανισμού συνδέεται με το εσωτερικό άκρο του παραπάνω κινητού άξονα.

Επίσης, ένα λευκό LED (χρησιμοποιείται ως πηγή φωτός) και ένα LDR (στοιχείο λήψης φωτός) είναι τοποθετημένα ακριβώς απέναντι, αντικριστά το ένα με το άλλο και χωρίζονται από την κορδέλα.

Ένας αναλογικός μετρητής κινούμενου πηνίου που έχει διαμορφωθεί ως μετρητής Ohm ή μετρητής αντίστασης είναι ενσωματωμένος στο LDR.

Το LED τροφοδοτείται μέσω ενός κελιού και ανάβει όταν χρησιμοποιείται. Η δέσμη φωτός που παράγεται από το LED περνά μέσα από την κορδέλα και πέφτει πάνω από το LDR και μια αντίστοιχη τιμή εμφανίζεται πάνω από το μετρητή ανάλογα με την αδιαφάνεια της κορδέλας.

Όταν δεν υπάρχει βάρος πάνω στην πλατφόρμα, ο μηχανισμός ελατηρίου διατηρεί τον άξονα σε θέση που παράγει τη σκοτεινότερη σκιά από την κορδέλα στη διαδρομή της δέσμης LED και επομένως ο μετρητής διαβάζει επίσης μια ελάχιστη ή μηδενική τιμή κατά τη βαθμονόμησή του.

Τη στιγμή που τοποθετείται ένα βάρος σε αυτήν την κλίμακα ζύγισης, ο άξονας βυθίζεται αναλογικά και η κορδέλα γλιστρά προς τα κάτω για να παράγει μια γραμμικά μεταβαλλόμενη σκιά μπροστά από τη φωτεινή δέσμη LED και τελικά καταλήγει σε ένα αντίστοιχο ελαφρύτερο επίπεδο σκίασης. Η λειτουργία μεταφράζεται αμέσως πάνω από το μετρητή για να παρέχει την ισοδύναμη τιμή του βάρους που μετριέται.

Απλοποιώντας ακόμη περισσότερο τη μηχανή ζύγισης

Στο παραπάνω παράδειγμα είναι σαφές ότι το κύριο στοιχείο ζύγισης είναι το ελατήριο και ένα ελατήριο μπορεί να θεωρηθεί αρκετά ακριβές και μακράς διαρκείας σε σύγκριση με οποιαδήποτε άλλη μορφή αισθητήρα με βάση τη συμπίεση. Επομένως, εάν χρησιμοποιείται ελατήριο καλής ποιότητας, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η απόδοση είναι εξαιρετικά ακριβής και συνεπής καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής της.

Με βάση την παραπάνω συνομοσπονδία μπορούμε να προχωρήσουμε ένα βήμα μπροστά και να κάνουμε την παραπάνω σχεδίαση με βάση LDR LED ακόμα πιο απλή, όπως φαίνεται παρακάτω.

Στο παραπάνω σχήμα, μπορούμε να δούμε ένα σύστημα μηχανισμού ελατηρίου στερεωμένο πάνω σε ένα κουτί, την επιφάνεια ζύγισης στερεωμένη πάνω στο ελατήριο, και τον κεντρικό άξονα της επιφάνειας φορτίου να μπαίνει μέσα στο κουτί και να καταλήγει σε ένα σημείο LED.

Το LED μπορεί να τροφοδοτείται με εξωτερική τροφοδοσία 3V από πηγή τροφοδοσίας DC συνδεδεμένη μέσω εύκαμπτων καλωδίων.

Κάτω από το LED μπορούμε να δούμε ένα LDR τοποθετημένο έτσι ώστε το LED να μπορεί να κινείται πιο κοντά ή πιο μακριά από αυτό το LDR ανάλογα με την τάση του ελατηρίου ή τα επίπεδα διακύμανσης στα ελατήρια που προκαλεί το φορτίο.

Τα καλώδια LDR συνδέονται με ένα κατάλληλα βαθμονομημένο ωμόμετρο.

Πώς λειτουργεί αυτή η ζυγαριά

Η ιδέα φαίνεται αρκετά προφανής και σαφής και είναι αρκετά αυτονόητη.

Χωρίς φορτίο στην επιφάνεια ζύγισης, το ελατήριο τραβά το LED προς τα πάνω μακριά από το LDR στη μέγιστη δυνατή απόσταση, γεγονός που προκαλεί ελάχιστο προσπίπτοντο φως στην επιφάνεια LDR. Αυτό το χαμηλό επίπεδο φωτισμού εμφανίζεται σχεδόν μηδέν στο μετρητή Ohm.

Μόλις διατηρηθεί ένα φορτίο στην επιφάνεια ζύγισης, ανάλογα με το βάρος του φορτίου, το ελατήριο πιέζεται προς τα κάτω προκαλώντας το LED να κινηθεί πιο κοντά στο LDR σε μια καθορισμένη θέση. Αυτό αναγκάζει το LDR να αλλάξει την αντίστασή του αναλογικά, η οποία μπορεί να αναγνωριστεί στον μετρητή ohm και να υπολογιστεί ως άμεση ισοδύναμη ένδειξη για το βάρος του φορτίου.