Jinsi ya kuunda mita ya mtiririko wa maji: Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Mita ya mtiririko wa kioevu sahihi, ndogo, na ya gharama nafuu inaweza kufanywa kwa urahisi kwa kutumia vifaa vya GreenPAK ™. Katika Agizo hili tunawasilisha mita ya mtiririko wa maji ambayo inaendelea kupima mtiririko wa maji na kuionyesha kwenye maonyesho matatu ya sehemu 7. Kiwango cha kipimo cha sensa ya mtiririko ni kutoka lita 1 hadi 30 kwa dakika. Pato la sensor ni ishara ya dijiti ya PWM na masafa sawa na kiwango cha mtiririko wa maji.

Matatu matatu ya GreenPAK yaliyopangwa-mchanganyiko Matrix SLG46533 IC huhesabu idadi ya kunde ndani ya wakati wa msingi T. Wakati huu wa msingi umehesabiwa kwamba idadi ya kunde ni sawa na kiwango cha mtiririko katika kipindi hicho, basi nambari hii iliyohesabiwa imeonyeshwa kwenye 7 maonyesho ya sehemu. Azimio ni lita 0.1 / min.

Pato la sensorer imeunganishwa na pembejeo ya dijiti na kichocheo cha Schmitt cha Matrix ya kwanza ya Mchanganyiko ambayo inahesabu nambari ya sehemu. Chips zimewekwa pamoja kupitia pato la dijiti, ambalo linaunganishwa na pembejeo ya dijiti ya Matrix yenye ishara ya mchanganyiko. Kila kifaa kimeunganishwa kwenye onyesho la kawaida la 7th seath kupitia matokeo 7.

Kutumia Matrix ya ishara iliyochanganywa iliyochanganuliwa na GreenPAK ni bora kwa suluhisho zingine nyingi kama vile watawala wadogowadogo na vifaa vyenye tofauti. Ikilinganishwa na mdhibiti mdogo, GreenPAK ni gharama ya chini, ndogo, na rahisi kupanga. Ikilinganishwa na muundo wa mantiki uliojumuishwa wa mizunguko, pia ni gharama ya chini, ni rahisi kujenga, na ndogo.

Ili kufanya suluhisho hili liwe na faida kibiashara, mfumo lazima uwe mdogo kadiri iwezekanavyo na uwe umefungwa ndani ya kizuizi cha maji, kiambatisho kigumu cha kuhimili maji, vumbi, mvuke, na mambo mengine ili iweze kufanya kazi katika hali anuwai.

Ili kujaribu muundo wa PCB rahisi ilijengwa. Vifaa vya GreenPAK vimechomekwa kwenye PCB hii kwa kutumia pini 20 safu mbili za viunganisho vya vichwa vya kike.

Uchunguzi hufanywa mara ya kwanza kwa kutumia kunde zilizotengenezwa na Arduino na kwa mara ya pili kiwango cha mtiririko wa maji wa chanzo cha maji nyumbani kilipimwa. Mfumo umeonyesha usahihi wa 99%.

Gundua hatua zote zinazohitajika kuelewa jinsi Chip ya GreenPAK imewekwa kudhibiti Mita ya Mtiririko wa Maji. Walakini, ikiwa unataka tu kupata matokeo ya programu, pakua programu ya GreenPAK ili kuona Faili ya Ubunifu wa GreenPAK iliyokamilishwa tayari. Chomeka Kitengo cha Maendeleo cha GreenPAK kwenye kompyuta yako na ugonge programu ili kuunda IC ya kawaida kudhibiti Mita yako ya Mtiririko wa Maji. Fuata hatua zilizoelezwa hapo chini ikiwa una nia ya kuelewa jinsi mzunguko unafanya kazi.

Hatua ya 1: Maelezo ya Jumla ya Mfumo

Njia moja ya kawaida ya kupima kiwango cha mtiririko wa kioevu ni sawa na kanuni ya kupima kasi ya upepo na anemometer: kasi ya upepo ni sawa na kasi ya mzunguko wa anemometer. Sehemu kuu ya aina hii ya sensorer ya mtiririko ni aina ya pini, ambayo kasi yake ni sawa na kiwango cha mtiririko wa kioevu unaopita hapo.

Tulitumia sensa ya mtiririko wa maji YF-S201 kutoka kwa kampuni ya URUK iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo 1. Katika kihisi hiki, sensa ya Athari ya Jumba iliyowekwa kwenye pini huleta pigo na kila mapinduzi. Mzunguko wa ishara ya pato umewasilishwa katika Mfumo 1, ambapo Q ni kiwango cha mtiririko wa maji kwa lita / dakika.

Kwa mfano, ikiwa kiwango cha mtiririko uliopimwa ni lita 1 / dakika mzunguko wa ishara ya pato ni 7.5 Hz. Ili kuonyesha thamani halisi ya mtiririko katika muundo wa lita 1.0 / dakika, lazima tuhesabu kunde kwa muda wa sekunde 1.333. Katika mfano wa lita 1.0 / dakika, matokeo yaliyohesabiwa yatakuwa 10, ambayo yataonyeshwa kama 01.0 kwenye maonyesho ya sehemu saba. Kazi mbili zinashughulikiwa katika programu hii: ya kwanza ni kuhesabu kunde na ya pili inaonyesha nambari wakati kazi ya kuhesabu imekamilika. Kila kazi huchukua sekunde 1.333.

Hatua ya 2: Utekelezaji wa Mbuni wa GreenPAK

SLG46533 ina macrocell nyingi za mchanganyiko wa kazi nyingi na zinaweza kusanidiwa kama Tafuta Meza, kaunta au D-Flip-Flops. Utaratibu huu ndio unaofanya GreenPAK kufaa kwa programu.

Mpango huo una hatua 3: hatua (1) inazalisha ishara ya dijiti ya mara kwa mara kubadili kati ya majukumu 2 ya mfumo, hatua (2) inahesabu kunde za sensa za mtiririko na hatua (3) zinaonyesha nambari ya sehemu.

Hatua ya 3: Hatua ya Kwanza: Kuhesabu / Kuonyesha Kubadilisha

Pato la dijiti "COUNT / DISP-OUT" ambayo hubadilisha hali kati ya juu na chini kila sekunde 1.333 inahitajika. Ukiwa juu, mfumo huhesabu kunde na ukiwa chini unaonyesha matokeo yaliyohesabiwa. Hii inaweza kupatikana kwa kutumia waya wa DFF0, CNT1 na OSC0 kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 2.

Mzunguko wa OSC0 ni 25 kHz. CNT1 / DLY1 / FSM1 imeundwa kama kaunta, na pembejeo yake ya saa imeunganishwa na CLK / 4 ili mzunguko wa saa ya kuingiza CNT1 iwe 6.25 kHz. Kwa kipindi cha saa ya kwanza ambayo hudumu kama inavyoonekana katika Mlinganyo 1, pato la CNT1 ni kubwa na kutoka kwa saa inayofuata ikiongezeka makali, pato la kaunta ni ndogo na CNT1 inaanza kupungua kutoka 8332. Wakati data ya CNT1 inafikia 0, mapigo mapya kwenye pato la CNT1 ni zinazozalishwa. Kwenye kila makali ya kupanda kwa pato la CNT1, pato la DFF0 hubadilisha hali, ikiwa chini hubadilika kuwa juu na kinyume chake.

Polarity ya pato la DFF0 inapaswa kusanidiwa kama imegeuzwa. CNT1 imewekwa kwa 8332 kwa sababu muda wa kuhesabu / kuonyesha T ni sawa na inavyoonekana katika Mlinganyo 2.

Hatua ya 4: Hatua ya Pili: Kuhesabu kunde za Kuingiza

Kaunta ya 4-bit imetengenezwa kwa kutumia DFF3 / 4/5/6, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 4. Kaunta hii huongezeka kwa kila kunde tu wakati "COUNT / DISP-IN", ambayo ni PIN 9, iko juu. Pembejeo na lango 2-L2 ni "COUNT / DISP-IN" na pembejeo ya PWM. Kaunta inawekwa upya inapofikia 10 au wakati awamu ya kuhesabu inapoanza. Kaunta ya 4-bit imewekwa upya wakati pini za DFFs RESET, ambazo zimeunganishwa kwenye mtandao huo huo "RUDISHA", ziko chini.

4-bit LUT2 hutumiwa kuweka upya kaunta inapofikia 10. Kwa kuwa matokeo ya DFF yamegeuzwa, nambari hufafanuliwa kwa kugeuza bits zote za uwakilishi wao wa kibinadamu: kubadilisha 0s kwa 1s na kinyume chake. Uwakilishi huu unaitwa nyongeza ya 1 ya nambari ya binary. Pembejeo 4-bit LUT2 IN0, IN1, IN2 na IN3 zimeunganishwa na a0, a1, a2, a3 na a3 mtawaliwa. Jedwali la ukweli la 4-LUT2 linaonyeshwa kwenye Jedwali 1.

Wakati kunde 10 zimesajiliwa, pato la swichi 4-LUT0 kutoka juu kwenda chini. Kwa wakati huu pato la CNT6 / DLY6, iliyosanidiwa kufanya kazi kwa njia moja ya risasi, inabadilika hadi chini kwa kipindi cha 90 ns kisha inawaka tena. Vivyo hivyo, wakati "COUNT / DISP-IN" inapobadilika kutoka chini kwenda juu, hiyo ni. mfumo huanza kuhesabu kunde. Pato la CNT5 / DLY5, iliyosanidiwa kufanya kazi kwa njia moja ya risasi, inabadilisha chini sana kwa muda wa 90 ns kisha inawaka tena. Ni muhimu kudumisha kitufe cha RESET kwa kiwango cha chini kwa muda na kuiwasha tena ukitumia CNT5 na CNT6 kutoa wakati wa DFF zote kuweka upya. Ucheleweshaji wa 90 ns hauna athari kwa usahihi wa mfumo kwani kiwango cha juu cha ishara ya PWM ni 225 Hz. Matokeo ya CNT5 na CNT6 yameunganishwa na pembejeo za lango la NA ambalo hutoa ishara ya RESET.

Pato la 4-LUT2 pia limeunganishwa na Pin 4, iliyoandikwa "F / 10-OUT", ambayo itaunganishwa na uingizaji wa PWM wa hatua inayofuata ya kuhesabu chip. Kwa mfano, ikiwa "PWM-IN" ya kifaa cha kuhesabu sehemu imeunganishwa na pato la PWM la sensa, na "F / 10-OUT" yake imeunganishwa na "PWM-IN" ya vifaa vya kuhesabu vitengo na " F / 10-OUT "ya mwisho imeunganishwa na" PWM-IN "ya kifaa cha kuhesabu makumi na kadhalika. "COUNT / DISP-IN" ya hatua hizi zote inapaswa kushikamana na "COUNT / DISP-OUT" sawa ya vifaa vyovyote 3 vya kifaa cha kuhesabu sehemu.

Kielelezo 5 kinaelezea kwa kina jinsi hatua hii inavyofanya kazi kwa kuonyesha jinsi ya kupima kiwango cha mtiririko wa lita 1.5 / dakika.

Hatua ya 5: Hatua ya Tatu: Kuonyesha Thamani iliyopimwa

Hatua hii ina pembejeo: a0, a1, a2 na a3 (imebadilishwa), na itatoa pini zilizounganishwa na onyesho la sehemu 7. Kila sehemu ina kazi ya kimantiki ya kufanywa na LUTs zinazopatikana. LUTs 4-bit zinaweza kufanya kazi kwa urahisi sana lakini kwa bahati mbaya 1 tu inapatikana. 4-bit LUT0 hutumiwa kwa sehemu ya G, lakini kwa sehemu zingine tulitumia jozi ya 3-bits LUTs kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 6. LUTs ya kushoto ya 3-bit ina a2 / a1 / a0 iliyounganishwa na pembejeo zao, wakati kulia zaidi LUTs 3-bit zina a3 iliyounganishwa na pembejeo zao.

Jedwali zote za kutazama zinaweza kutolewa kutoka kwa jedwali la ukweli la sehemu ya 7 iliyoonyeshwa kwenye Jedwali 2. Zinawasilishwa katika Jedwali 3, Jedwali 4, Jedwali 5, Jedwali 6, Jedwali 7, Jedwali 8, Jedwali 9.

Pini za kudhibiti GPIO zinazodhibiti onyesho la sehemu 7 zimeunganishwa na "COUNT / DISP-IN" kupitia inverter kama matokeo wakati "COUNT / DISP-IN" iko chini, ambayo inamaanisha kuwa onyesho hubadilishwa tu wakati wa kazi ya kuonyesha. Kwa hivyo, wakati wa kazi ya kuhesabu, onyesho LIMEZIMWA na wakati wa kuonyesha kazi huonyesha kunde zilizohesabiwa.

Kiashiria cha nambari ya decimal inaweza kuhitajika mahali pengine ndani ya onyesho la sehemu 7. Kwa sababu hii, PIN5, iliyoitwa "DP-OUT", imeunganishwa na mtandao wa "COUNT / DISP" uliobadilishwa na tunaunganisha kwa DP ya onyesho linalofanana. Katika maombi yetu tunahitaji kuonyesha sehemu ya desimali ya vifaa vya kuhesabu vitengo kuonyesha nambari katika muundo "xx.x", kisha tutaunganisha "DP-OUT" ya kifaa cha kuhesabu kitengo kwa uingizaji wa DP wa kitengo cha 7- kuonyesha sehemu na tunaacha zingine zikiwa hazijaunganishwa.

Hatua ya 6: Utekelezaji wa vifaa

Kielelezo 7 kinaonyesha unganisho kati ya chips 3 za GreenPAK na unganisho la kila chip kwenye onyesho lake linalolingana. Pato la hatua ya decimal ya GreenPAK imeunganisha pembejeo ya DP ya onyesho la sehemu 7 kuonyesha kiwango cha mtiririko katika muundo wake sahihi, na azimio la lita 0.1 / dakika. Pembejeo ya PWM ya chip ya LSB imeunganishwa na pato la PWM la sensorer ya maji. Matokeo ya F / 10 ya mizunguko yameunganishwa na pembejeo za PWM za chip ifuatayo. Kwa sensorer zilizo na viwango vya juu vya mtiririko na / au usahihi zaidi, chips zaidi zinaweza kuingizwa ili kuongezea nambari zaidi.

Hatua ya 7: Matokeo

Ili kujaribu mfumo, tuliunda PCB rahisi ambayo ina viunganisho vya kuziba soketi za GreenPAK kwa kutumia vichwa 20 vya safu mbili za kike. Mpangilio na mpangilio wa PCB hii pamoja na picha zinawasilishwa katika Kiambatisho.

Mfumo huo ulijaribiwa kwanza na Arduino ambayo huiga sensa ya kiwango cha mtiririko na chanzo cha maji na kiwango cha mtiririko kinachojulikana, kwa kutengeneza kunde kwa 225 Hz ambayo inalingana na kiwango cha mtiririko wa lita 30 / dakika mtawaliwa. Matokeo ya kipimo ilikuwa sawa na lita 29.7 / dakika, kosa ni karibu 1%.

Jaribio la pili lilifanywa na sensorer ya kiwango cha mtiririko wa maji na chanzo cha maji nyumbani. Upimaji katika viwango tofauti vya mtiririko ulikuwa 4.5 na 12.4.

Hitimisho

Agizo hili linaonyesha jinsi ya kujenga mita ndogo, ya gharama nafuu, na sahihi ya mtiririko kwa kutumia Dialog SLG46533. Shukrani kwa GreenPAK, muundo huu ni mdogo, rahisi, na ni rahisi kuunda kuliko suluhisho zinazofanana.

Mfumo wetu unaweza kupima kiwango cha mtiririko hadi lita 30 / dakika na azimio la lita 0.1, lakini tunaweza kutumia GreenPAKs zaidi kupima viwango vya juu vya mtiririko na usahihi wa hali ya juu kulingana na sensor ya mtiririko. Mfumo wa Mazungumzo ya GreenPAK unaweza kufanya kazi na anuwai ya mita za mtiririko wa turbine.

Suluhisho lililopendekezwa lilibuniwa kupima kiwango cha mtiririko wa maji, lakini inaweza kubadilishwa kutumiwa na sensorer yoyote inayotoa ishara ya PWM, kama sensorer ya kiwango cha mtiririko wa gesi.