【参赛】简易电子天平

yjmwxwx · 发表于 2019-12-16 16:13:26

本帖最后由 yjmwxwx 于 2019-12-16 16:44 编辑

虽然这个制作不太实用，但是重在参与，与大家分享DIY的乐趣。

前些日子想学习下PID算法，于是看了很多书，但是数学不好根本看不懂，于是仿照老外的设计自己做的一个简易电子天平，原理很简单，就是秤盘和电磁力平衡，位置传感器闭环，位置停在中间，外国人那个是光电位置传感器，我改成了LVDT差动变压器位置传感器，外国人那个是纯模拟电路的PID，我这个改成程序里面的了，就为了学习下PID算法，制作比较粗糙很不实用，没办法DIY很多都是不太实用的东西。

制作过程，先拆了两个小喇叭的磁铁，大概直径3厘米左右，两个磁铁夹住一根筷子的一端，用胶水固定，线圈骨架用药瓶卷的，没合适材料就用烧火的木头劈下几块粘在线圈之间和上下盖子，一共绕两个线圈，找了点废铜丝，大概0.5毫米，每个线圈50匝，第一个线圈的头接第二个线圈的尾巴，做成差动线圈，筷子中间用铁皮卷一圈，把钉子磨成刀形用铜丝固定上，用焊锡焊上，把电磁铁底座固定到方木上，用铁皮做个支架支撑筷子，剪个圆铁皮敲一个小秤盘，用细绳子拴到筷子的另一头，磁铁不摩擦的话秤可以自由上下振荡，接下来就要做个LVDT差动变压器位移传感器，没材料就用纸在铁钉上卷个纸筒，一共绕三个线圈，每个长1厘米，中间的绕500匝，两边的绕400匝，中间线圈正弦激励，很简单就是一个变压器，铁心剪一段铁钉，长度2厘米，一端镀铜焊接上2.5平方的铜线做拉杆，把做好的位移传感器固定到电磁铁顶盖，调整位置上止点和下止点差不多就行了，电磁铁行程大概5毫米，位置传感器读数从-4000到+4000，到这里天平主要部分就做好了，但是比较粗糙，不实用。

电路也比较简单，12v电源降压到正负5V、9v、3.3v，9v是电磁铁电源，正弦波采用单片机定时器输出，同步触发ADC，另外一个定时器驱动H桥。

由于不懂PID算法，于是先对照网上程序写了个PID程序，只能实现最基本的功能，由于电磁铁动作比较灵敏，传感器信号没做滤波处理直接到PID函数，设置的是停在电磁铁行程中间的位置，但是却停在了150左右的位置，后两位一直跳动，只能把这个位置当作平衡点了，电磁铁和秤盘平衡后，读取驱动H桥定时器里面的数据就和秤盘重量成比例，加载重量后读数变化比较缓慢，也不知道怎么能做的实用，我能力有限，实在是不知道怎么改，这个制作做的比较粗糙，根本不可能精密称重，只能用来学习下控制的方法，了解一下原理。

电路图

tian_ping.pdf (102.79 KB, 下载次数: 310)

单片机程序

5.zip (6.18 KB, 下载次数: 305)

称重演示视频，把电阻一个一个往上放，可以看到读数变化。

https://v.youku.com/v_show/id_XNDQ3MDgwNzM0OA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

另一个视频用手指压秤盘，可以看到读数变化和电磁铁嗡嗡声

https://v.youku.com/v_show/id_XNDQ3MDgwODAzNg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

电磁铁和秤杆结构图

电子天平.png

LVDT位移传感器结构图

高清大图

竹叶子君 · 发表于 2019-12-16 17:01:21

搭棚的大神。摩拜，我也想动手可是每次都流产，一到找东西找一会儿找不到就不想动了。。

矿坛铁粉 · 发表于 2019-12-16 17:22:37

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ro0t · 发表于 2019-12-16 17:33:04

构思巧妙佩服佩服！

岑蓉络阳 · 发表于 2019-12-16 18:59:28

楼主自己制作传感器的额精神可嘉。
提个建议，用成品传感器，精度和稳定度以及量程线性度都会好得多。这样就可以把精力放在数据处理方面去。业余条件下制作称重传感器的难度很大，效果也很不理想。
如果真想自己做，可以参考有关的传感器手册当中，“力”的传感器的结构和原理。

yjmwxwx · 发表于 2019-12-16 21:14:06

矿坛铁粉发表于 2019-12-16 17:22
楼主的钣金活做得还不错，看楼主条件简陋，很想知道钣金在剪裁和开孔的时候如何做到不变形的。

从大张铁皮剪下来一小条的时候不变形，折边做了个工具，角铁和木板把铁皮夹起来再折。开方孔先用电钻打几个孔，再用剪刀剪，完后上锉刀，变形就用锤子敲平。

航空剪

截图_2019-12-16_21-01-31.png

类似下面这种结构，最好用角铁做，干洋铁匠没人家那些工具也不行。

yjmwxwx · 发表于 2019-12-16 21:20:35

岑蓉络阳发表于 2019-12-16 18:59
楼主自己制作传感器的额精神可嘉。
提个建议，用成品传感器，精度和稳定度以及量程线性度都会好得多。这样 ...

搞这个为了自己搭建个试验平台学习加力和测力还有控制方法，只看书很难懂，实践遇到问题再看书比较容易学，看了一些控制方面的书，感觉实在是非常难看懂，必须数学好才行，我数学只有小学水平，根本看不懂，后来找了一本工程师写的才勉强能看懂点。

yjmwxwx · 发表于 2019-12-17 17:23:39

本帖最后由 yjmwxwx 于 2019-12-17 17:26 编辑

截图_2019-12-17_17-05-34.png

找到个原理介绍的文章，CHROME浏览器自动翻译可以看。

电子分析天平.zip (308.12 KB, 下载次数: 376)

lwplwp123 · 发表于 2019-12-18 21:23:44

楼主威武！！！
这样的钻研精神,没啥不能成的,我来膜拜一下。

dwh000 · 发表于 2019-12-19 13:06:35

膜拜!

macadam · 发表于 2020-1-4 23:48:29

学习学习，有创新。

震荡发生 · 发表于 2020-1-5 15:49:48

为你的专研精神点赞，佩服

自然之美 · 发表于 2020-1-19 11:47:32

楼主真精神值得大家学习啊顶一个

商道 · 发表于 2020-1-19 12:30:50

学习学习，有创新.

ztzp · 发表于 2020-1-27 20:44:21

本帖最后由 ztzp 于 2020-1-27 20:50 编辑

特别欣赏楼主因陋就简的制作，这是本论坛最有特色的地方，这种风格请一直保留下去，在这里本人没有半点取笑的地方，更多的是尊重。
注意到楼主这一次没有再用自制的电线了。
我一直收藏楼主的制作，下面这个图就是以前收藏的内容之一，当时最令我感动的就是自制的电线：
未标题-1.jpg

让我佩服的是很多东西都是自己制作的，其实这才是真正DIY精神。不象有些人什么都是买来的，那不是制作是组装。

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矿坛铁粉矿坛铁粉当前离线积分 32012 IP卡狗仔卡	发表于 2019-12-16 17:22:37 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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