Su axını sayğacını necə yaratmaq olar: 7 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Dəqiq, kiçik və ucuz maye axını sayğacı GreenPAK ™ komponentlərindən istifadə etməklə asanlıqla hazırlana bilər. Bu Təlimat kitabında, su axını davamlı olaraq ölçən və üç 7 seqmentli displeydə göstərən bir su axını sayğacını təqdim edirik. Akış sensoru ölçmə aralığı dəqiqədə 1 ilə 30 litr arasındadır. Sensorun çıxışı, su axını sürətinə mütənasib bir tezliyə malik rəqəmsal PWM siqnaldır.

Üç GreenPAK Proqramlaşdırıla bilən Qarışıq Siqnallı Matrix SLG46533 IC-lər, T əsasındakı impulsların sayını hesablayır. Bu əsas vaxt, pulsların sayının o dövrdəki axın sürətinə bərabər olduğu şəkildə hesablanır, sonra bu hesablanmış rəqəm 7-də göstərilir. -seqment göstərir. Çözünürlük 0.1 litr/dəqdir.

Sensorun çıxışı, fraksiya sayını hesablayan ilk Qarışıq siqnallı Matrisin Schmitt tətiyi ilə rəqəmsal girişə bağlıdır. Çiplər bir-birinin ardınca gedən Qarışıq siqnallı Matrixin rəqəmsal girişinə qoşulan rəqəmsal çıxış vasitəsi ilə birlikdə kaskadlanır. Hər bir cihaz 7 çıxış vasitəsilə 7 seqmentli ümumi bir katod ekranına qoşulur.

GreenPAK Proqramlaşdırıla bilən Qarışıq Siqnal Matrisindən istifadə mikrokontrollerlər və diskret komponentlər kimi bir çox digər həllərdən daha üstündür. Bir mikro nəzarətçi ilə müqayisədə, GreenPAK daha aşağı qiymətə, daha kiçik və proqramlaşdırmaq daha asandır. Ayrı bir məntiq inteqral sxem dizaynı ilə müqayisədə daha aşağı qiymətə, daha asan qurulmağa və daha kiçikdir.

Bu həlli kommersiya baxımından mümkün etmək üçün sistem mümkün qədər kiçik olmalı və müxtəlif şərtlərdə işləyə bilməsi üçün suya, toza, buxara və digər amillərə davamlı olması üçün suya davamlı, sərt bir qapağın içərisində olmalıdır.

Dizaynı yoxlamaq üçün sadə bir PCB quruldu. GreenPAK cihazları, 20 pinli iki sıra qadın başlıq konnektorlarından istifadə edərək bu PCB -yə bağlanır.

Testlər ilk dəfə bir Arduino tərəfindən istehsal edilən nəbzlərdən istifadə edilir və ikinci dəfə bir ev su mənbəyinin su axını ölçülür. Sistem 99%dəqiqlik göstərdi.

GreenPAK çipinin Su axını ölçmə cihazını idarə etmək üçün necə proqramlaşdırıldığını anlamaq üçün lazım olan bütün addımları kəşf edin. Ancaq proqramlaşdırmanın nəticəsini əldə etmək istəyirsinizsə, artıq tamamlanmış GreenPAK Dizayn Faylına baxmaq üçün GreenPAK proqramını yükləyin. GreenPAK İnkişaf Kitini kompüterinizə qoşun və Su Akış Ölçerinizi idarə etmək üçün xüsusi bir IC yaratmaq üçün proqramı vurun. Dövrənin necə işlədiyini başa düşmək istəyirsinizsə, aşağıda təsvir olunan addımları izləyin.

Addım 1: Sistemin ümumi təsviri

Maye axını ölçməyin ən ümumi yollarından biri, küləyin sürətini anemometrlə ölçmə prinsipinə bənzəyir: küləyin sürəti anemometrin fırlanma sürəti ilə mütənasibdir. Bu tip axın sensörünün əsas hissəsi, sürəti içindən keçən maye axınının sürətinə mütənasib olan bir fırlanan təkərdir.

Şəkil 1-də göstərilən URUK firmasının su axını sensoru YF-S201-dən istifadə etdik. Bu sensördə, fırlanma təkərinə quraşdırılmış Hall Effect sensoru hər dövrədə bir nəbz çıxarır. Çıxış siqnalının tezliyi Formula 1 -də təqdim olunur, burada Q litr/dəqiqə su axınıdır.

Məsələn, ölçülmüş axın sürəti 1 litr/dəqiqədirsə, çıxış siqnalının tezliyi 7,5 Hz -dir. Həqiqi dəyərin 1.0 litr/dəqiqə formatında göstərilməsi üçün nəbzləri 1.333 saniyə ərzində saymalıyıq. 1.0 litr/dəqiqəlik nümunədə, hesablanan nəticə 10 olacaq, bu da yeddi seqmentli displeylərdə 01.0 olaraq göstəriləcək. Bu tətbiqdə iki vəzifə həll olunur: birincisi, nəbzləri saymaq, ikincisi isə vəzifə sayıldıqda nömrəni göstərməkdir. Hər bir tapşırıq 1.333 saniyə davam edir.

Addım 2: GreenPAK Dizayner Tətbiqi

SLG46533-də bir çox yönlü birləşmə funksiyası olan makro hüceyrələr var və onlar Cədvəllər, sayğaclar və ya D-Flip-Floplar kimi konfiqurasiya edilə bilər. Bu modulluq GreenPAK -ı tətbiq üçün uyğun hala gətirir.

Proqramın 3 mərhələsi var: mərhələ (1) sistemin 2 vəzifəsi arasında keçid etmək üçün dövri rəqəmsal siqnal yaradır, mərhələ (2) axın sensoru nəbzlərini sayır və mərhələ (3) kəsr nömrəsini göstərir.

Addım 3: Birinci Mərhələ: Hesablama/Keçid Göstərilməsi

Vəziyyəti hər 1.333 saniyədə yüksək və aşağı arasında dəyişən "COUNT/DISP-OUT" rəqəmsal çıxışı tələb olunur. Yüksək olduqda sistem nəbzləri sayır və aşağı olduqda sayılan nəticəni göstərir. Bu, Şəkil 2 -də göstərildiyi kimi DFF0, CNT1 və OSC0 kabellərindən istifadə etməklə əldə edilə bilər.

OSC0 tezliyi 25 kHz -dir. CNT1/DLY1/FSM1 sayğac kimi konfiqurasiya olunmuşdur və onun saat girişi CLK/4 -ə qoşulmuşdur ki, CNT1 -in giriş saat tezliyi 6.25 kHz -dir. Tənlik 1 -də göstərildiyi kimi davam edən ilk saat dövrü üçün CNT1 çıxışı yüksəkdir və növbəti saatın siqnalının yüksələn kənarından sayğac çıxışı aşağıdır və CNT1 8332 -dən azalmağa başlayır. CNT1 məlumatları 0 -a çatanda CNT1 çıxışında yeni bir nəbz yaradılmışdır. CNT1 çıxışının hər yüksələn kənarında, DFF0 çıxışı vəziyyəti dəyişdirir, aşağı olduqda yüksək vəziyyətə keçir və əksinə.

DFF0 -un çıxış polaritesi ters çevrilmiş kimi konfiqurasiya edilməlidir. CNT1 8332 olaraq təyin edilmişdir, çünki T/Sayım 2 -ci formada göstərildiyi kimi bərabərdir.

Addım 4: İkinci Mərhələ: Giriş Pulslarının Sayılması

Şəkil 4-də göstərildiyi kimi DFF3/4/5/6 istifadə edərək 4 bitlik sayğac hazırlanır. Bu sayğac yalnız PIN 9 olan "COUNT/DISP-IN" yüksək olduqda hər nəbzdə artır. AND qapısı 2-L2 girişləri "COUNT/DISP-IN" və PWM girişidir. Sayğac 10 -a çatanda və ya sayma mərhələsi başlayanda sıfırlanır. Eyni "RESET" şəbəkəsinə qoşulan DFFs RESET pinləri aşağı olduqda 4 bitlik sayğac sıfırlanır.

4-bit LUT2, sayğacı 10-a çatdıqda sıfırlamaq üçün istifadə olunur. DFF çıxışları ters çevrildiyindən ədədlər ikili təsvirlərinin bütün bitlərini ters çevirməklə təyin olunur: 0-ları 1s-ə dəyişdirmək və əksinə. Bu təsvirə 1 -in ikili ədədin tamamlayıcısı deyilir. 4-bit LUT2 girişləri IN0, IN1, IN2 və IN3 sırasıyla a0, a1, a2, a3 və a3-ə bağlıdır. 4-LUT2 üçün həqiqət cədvəli Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

10 impuls qeydə alındıqda 4-LUT0 çıxışı yüksəkdən aşağıya keçir. Bu nöqtədə, bir çəkiliş rejimində işləmək üçün konfiqurasiya edilmiş CNT6/DLY6 çıxışı 90 saniyə ərzində aşağı səviyyəyə keçir və sonra yenidən açılır. Eynilə, "COUNT/DISP-IN" aşağıdan yuxarıya keçəndə, yəni. sistem nəbzləri saymağa başlayır. Bir çəkiliş rejimində işləmək üçün konfiqurasiya edilmiş CNT5/DLY5 çıxışı 90 saniyə ərzində çox aşağı dəyişir və sonra yenidən açılır. RESET düyməsini bir müddət aşağı səviyyədə saxlamaq və bütün DFF -lərin sıfırlanması üçün vaxt vermək üçün CNT5 və CNT6 istifadə edərək yenidən açmaq çox vacibdir. PWM siqnalının maksimum tezliyi 225 Hz olduğu üçün 90 saniyəlik bir gecikmə sistemin dəqiqliyinə təsir etmir. CNT5 və CNT6 çıxışları RESET siqnalını verən AND qapısının girişlərinə bağlıdır.

4-LUT2 çıxışı da "F/10-OUT" etiketli Pin 4-ə bağlıdır və bu, növbəti çipin hesablama mərhələsinin PWM girişinə qoşulacaq. Məsələn, fraksiya sayma qurğusunun "PWM-IN" sensörün PWM çıxışına, "F/10-OUT" vahid sayma qurğusunun "PWM-IN" -inə və " Sonuncunun F/10-OUT "onluq sayma qurğusunun" PWM-IN "və s. Bütün bu mərhələlərin "COUNT/DISP-IN", kəsr sayma cihazı üçün 3 cihazdan hər hansı birinin eyni "COUNT/DISP-OUT" sisteminə bağlanmalıdır.

Şəkil 5, bu mərhələnin necə işlədiyini dəqiq izah edir ki, bu da dəqiqədə 1,5 litrlik bir axın sürətinin necə ölçülməsini göstərir.

Addım 5: Üçüncü Mərhələ: Ölçülmüş Dəyəri Göstərmək

Bu mərhələdə girişlər var: a0, a1, a2 və a3 (tərs) və 7 seqmentli displeyə qoşulmuş pinlərə çıxacaq. Hər bir seqmentin mövcud LUT -lər tərəfindən hazırlanacaq məntiqi funksiyası var. 4-bit LUT-lar işi çox asanlıqla edə bilər, amma təəssüf ki, yalnız 1-i mövcuddur. 4-bit LUT0 G seqmenti üçün istifadə olunur, lakin digər seqmentlər üçün Şəkil 6-da göstərildiyi kimi 3 bit LUT-lərdən istifadə etdik. Ən sol 3 bit LUT-lərin girişlərinə a2/a1/a0, ən sağda 3-bit LUT-lərin girişlərinə bağlı a3 var.

Bütün axtarılan cədvəllər Cədvəl 2-də göstərilən 7 seqmentli dekoder həqiqət cədvəlindən çıxarıla bilər. Onlar Cədvəl 3, Cədvəl 4, Cədvəl 5, Cədvəl 6, Cədvəl 7, Cədvəl 8, Cədvəl 9-da təqdim olunur.

7 seqmentli ekranı idarə edən GPIO-ların idarəetmə pinləri, "COUNT/DISP-IN" aşağı olduqda çıxış kimi bir çevirici vasitəsi ilə "COUNT/DISP-IN" -ə qoşulur, yəni ekran yalnız ekran işi zamanı dəyişdirilir. Buna görə də, sayma tapşırığı zamanı displeylər söndürülür və tapşırıq göstərilərkən sayılan nəbzləri əks etdirir.

7 seqmentli ekranın bir yerində ondalık nöqtəsi göstəricisi lazım ola bilər. Bu səbəbdən "DP-OUT" etiketli PIN5 tərs "COUNT/DISP" şəbəkəsinə qoşulur və biz onu müvafiq ekranın DP-yə bağlayırıq. Tətbiqimizdə ədədləri "xx.x" formatında göstərmək üçün ədəd sayma qurğusunun ondalık nöqtəsini göstərməliyik, sonra vahid sayma qurğusunun "DP-ÇIXI" nı vahidin DP girişinə bağlayacağıq 7- seqment ekran və digərləri əlaqəsiz buraxırıq.

Addım 6: Avadanlıq Tətbiqi

Şəkil 7 -də 3 GreenPAK çipi və hər bir çipin müvafiq ekrana qoşulması arasındakı qarşılıqlı əlaqə göstərilir. GreenPAK-ın ondalık nöqtəli çıxışı, axını 0,1 litr / dəqiqə qətnamə ilə düzgün formatda göstərmək üçün 7 seqmentli ekranın DP girişinə qoşulur. LSB çipinin PWM girişi su axını sensörünün PWM çıxışına bağlıdır. Dövrələrin F/10 çıxışları aşağıdakı çipin PWM girişlərinə bağlıdır. Daha yüksək axın sürətinə və/və ya daha yüksək dəqiqliyə malik sensorlar üçün daha çox rəqəm əlavə etmək üçün daha çox çip kaskad edilə bilər.

Addım 7: Nəticələr

Sistemi sınamaq üçün 20 pinli iki sıra qadın başlıqlardan istifadə edərək GreenPAK prizlərinə qoşmaq üçün bağlayıcıları olan sadə bir PCB qurduq. Bu PCB -nin sxemi və düzeni, eləcə də fotoşəkilləri Əlavədə verilmişdir.

Sistem ilk növbədə 225 Hz -də 30 litr/dəqiqəyə bərabər olan impulslar yaratmaqla sabit və məlum bir axını olan su mənbəyini simulyasiya edən bir Arduino ilə sınaqdan keçirildi. Ölçmənin nəticəsi dəqiqədə 29.7 litrə bərabər idi, səhv təxminən 1 %-dir.

İkinci test su axını sensoru və ev su mənbəyi ilə edildi. Fərqli axın dərəcələrində ölçü 4.5 və 12.4 idi.

Nəticə

Bu Təlimat, Dialog SLG46533 istifadə edərək kiçik, ucuz və dəqiq bir axın sayğacının necə qurulacağını göstərir. GreenPAK sayəsində bu dizayn, müqayisə olunan həllərdən daha kiçik, daha sadə və daha asan yaradılmışdır.

Sistemimiz 0,1 litr qətnamə ilə 30 litr / dəqiqəyə qədər bir axın sürətini ölçə bilər, ancaq daha çox GreenPAK -dan istifadə edərək, axın sensöründən asılı olaraq daha yüksək axını daha yüksək dəqiqliklə ölçə bilərik. Dialog GreenPAK-a əsaslanan sistem, geniş çeşidli turbin sayğacları ilə işləyə bilər.

Təklif olunan həll suyun axın sürətini ölçmək üçün hazırlanmışdır, ancaq qaz axını sensoru kimi PWM siqnalını verən hər hansı bir sensorla birlikdə istifadə edilə bilər.