Современная электроника №2/2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 42 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 WWW.SOEL.RU рате розлива кофе и чая применяется тензометрический датчик Wavgat А 1, установленный под площадкой выдачи товара и подключённый к микрокон - троллеру через модуль HX711. На рис . 9 представлен тензодатчик Wavgat. Подробно технические характери - стики тензодатчика приведены в [9]. На рис . 10 представлено место уста - новки тензодатчика в вендинговом аппарате по розливу кофе и чая . На рис . 11 представлен модуль дат - чика нагрузки HX711 АЦП для тензо - датчика . Модуль HX711AD универсален для тензодатчиков с номинальным диа - пазоном измерения 1…20 кг – АЦП с разрядностью 24 бит . Имеет встроен - ное активное шумоподавление PGA и выбор коэффициента усиления : 32, 64 и 128, а также : ● встроенный стабилизатор напряже - ния ; ● встроенный осциллятор ; ● выбор скорости передачи данных : от 10 SPS до 80 SPS; ● одновременное подавление шумов питания 50 и 60 Гц ; ● потребляемый ток : в рабочем ре - жиме < 1,5 мА , в режиме ожидания < 1 мкА ; ● диапазон рабочих напряжений : от 2,6 до 5,5 В ; ● диапазон рабочих температур : –40… +85°C; ● размеры : 34×21 мм . Вопросы корректности метрологии Рассмотрим алгоритм работы элек - тронного узла с тензодатчиком и АЦП на примере вендингового автомата по розливу напитков . После команды контроллера о выдаче товара модуль HX711AD обнуляет значения теку - щего веса , приложенного к датчику , и далее считывает информацию с тензодатчика . По мере заполнения и увеличения веса тары напряжение , снимаемое с тензодатчика , увеличи - вается ( порядок значений – милли - вольты ), сигнал после АЦП анализи - руется контроллером и сравнивается в реальном времени с эталонным весом ( в памяти МК ) наполненной тары . Как только значения в цифро - вом формате сравнялись , микрокон - троллер формирует команду на пре - кращение подачи жидкости ( и ещё ранее – субстрата размолотых зёрен – порошка кофе или чая ); эта коман - да служит сигналом на электронный клапан подачи жидкости в магистра - ли аппарата или на поворот шагово - го двигателя с редуктором , совмещён - ным с закрытием отверстия ёмкости подачи ( в зависимости от конструк - ции аппарата ). В целом модули нагрузки и АЦП на рассмотренном примере универ - сальны для небольших весовых зна - чений и надёжны . Однако надо учи - тывать , что точность преобразования выходного сигнала ( ошибки и откло - нения в дискретности ) может влиять на общую ошибку измерения веса , и тензодатчик тут ни при чём . К при - меру , 10- битный АЦП при разном вход - ном напряжении 0…5 В ( при условии , что 5 В – опорное напряжение питания модуля ) преобразует его в цифровой вид с точностью 1/1024 В . На графи - ке невозможно изобразить много сту - пенек , но для примера приведём его на рис . 12. АЦП с разрядностью 10…24 бит чув - ствителен к изменению напряжения на входе величиной даже 5 мВ , что удачно стыкуется с применённым типом тензодатчика . Но точность пре - образования входного сигнала зависит и от опорного напряжения , которое определяет границу диапазона рабо - ты АЦП . Таким образом , при опорном напряжении 5,2 В это одна точность , при 5,02 В – другая , при напряжении 4,8 В – третья … Притом что АЦП рас - сматриваемого модуля работоспособен в диапазоне 5 В ±15% [10]. В конструкторах Arduino Uno сия проблема решается задействованием для опорного напряжения специаль - ного вывода V ref микроконтроллера . В условно простых вендинговых систе - мах в таком случае реализуется или с помощью использования внешнего ( дополнительного ) суперстабильно - го источника опорного напряжения , или путём качественного источника питания устройства с высоким уров - нем стабилизации напряжения . Ина - че , точность измерения веса на этапе преобразования сигнала от тензорези - Рис . 10. Место установки тензодатчика в вендинговом аппарате по розливу кофе и чая Рис . 12. Иллюстрация графика дискретного преобразования выходного сигнала АЦП в зависимости от входного Рис . 11. Внешний вид модуля HX711