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Solución:
Primero, algunos conceptos básicos:
Las células de carga (y en general, las configuraciones de galgas extensométricas) tienen tres parámetros importantes:
- Capacidad: La cantidad máxima (escala completa) de peso que se puede aplicar a la celda de carga sin dañarla.
- Voltaje de excitación recomendado: voltaje que se aplicará para generar una diferencia de voltaje de salida en el puente de Wheatstone de la celda de carga
- Sensibilidad: cuando aplica una carga igual a la capacidad máxima, la especificación de sensibilidad le indica qué voltaje generará la celda de carga para CADA voltio de voltaje de excitación que aplique
Entonces, una vez que mida el voltaje de la señal de salida de la celda de carga, puede usar las especificaciones anteriores e inferir fácilmente su medida de carga en kg.
Para su configuración:
En el caso de su celda de carga, parece que tendría que aplicar un voltaje de excitación de 12 V en rojo (12V) y negro (GND). Pero ahora, suponga que debe conectar directamente los cables de salida de la siguiente manera:
Verde para una entrada del Arduino (y blanco para GND o para otra entrada para una medición diferencial). Luego, según la especificación de sensibilidad de su celda de carga, puede ver que, incluso para la carga de capacidad máxima, el voltaje de salida sería del orden de solo unos pocos milivoltios.
Por lo tanto, notará en las lecturas de Arduino que el voltaje de salida en verde y blanco es demasiado pequeño para ser medido con precisión significativa por el Arduino. Esto se debe a que Arduino tiene un ADC que solo tiene una resolución de 10 bits.
Por lo tanto, está claro que necesita (Opción 1) Agrandar la señal pequeña o (Opción 2) Usar una forma más precisa de leer la señal pequeña.
Dos soluciones / enfoques para el problema de medición de la celda de carga:
Entonces, con lo anterior en mente, le sugiero que aborde su proyecto utilizando una de dos opciones (estos se encuentran entre los métodos estándar utilizados con celdas de carga / galgas extensométricas):
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Puede amplificar la señal de voltaje de salida de la celda de carga, LUEGO alimentarla al ADC de Arduino. Puede utilizar un IC de amplificador de instrumentación preempaquetado como el INA125. Para obtener una comprensión mucho más clara de cómo puede conectar la celda de carga, el INA125 y un Arduino, consulte este proyecto de Arduino, así como este.
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O en su lugar, puede omitir toda la etapa de amplificación y simplemente medir con un ADC de alta resolución, que luego interactúa con su Arduino. Aquí hay tres opciones para un ADC sigma-delta de 24 bits, o una resolución más baja si no necesita tanta precisión: (1) el LTC2400 para mediciones de un solo extremo de 24 bits, o (2) el LTC2440 para 24- mediciones diferenciales de bits, o (3) el MCP3422 / MCP3424 para mediciones diferenciales de 18 bits. Todas esas tres opciones de ADC son bastante sencillas de usar e interactuar con Arduino, especialmente si usa bibliotecas / código existente. Por ejemplo, puede consultar este tutorial para LTC2400 o, en su lugar, este tutorial para LTC2440 o, por último, este tutorial para MCP3422 / MCP3424.
Un par de notas relacionadas:
- Asegúrese de elegir / aplicar un voltaje de excitación que sea lo suficientemente pequeño como para que la señal de salida final no dañe su amplificador, su ADC o su Arduino. Asegúrese de medir voltajes con un multímetro digital en varios puntos a lo largo de las etapas por las que pasa la señal para asegurarse de que las señales estén dentro de la región segura.
- Para cualquiera de los enfoques anteriores que mencioné, tenga en cuenta que para obtener una alta precisión en su medición, querrá usar lo que se llama una “referencia de voltaje de precisión” cuando aplique el voltaje de excitación. Hay varias opciones disponibles para referencias de voltaje; avíseme si tiene problemas para encontrar uno para el voltaje deseado.
Usaría un puente de Wheatstone en un amplificador de instrumentación como este. Hice esto todo el tiempo cuando estaba en INDOT y es una configuración bastante estándar para celdas de presión y galgas extensométricas, mucho más fácil que agregar un ADC externo.
R4 es su celda de carga. Asegúrese de configurar la ganancia del amplificador de instrumentación para que llene el tramo del ADC lo más cerca posible. Dependiendo de la celda de carga, estará abierta cuando no esté cargada o alguna resistencia fija. La hoja de datos le dirá esto. Esa información será necesaria para configurar R3 y determinar la ganancia. No sé si Arduino tiene un valor predeterminado de 2.56 o 5V, esa es una pregunta para alguien que haya usado uno.