ストレインゲージの出力の増幅
ストレインゲージの出力値と増幅した値をSANWAのPC710で測定した結果を次に示します。無負荷から11kgまで約2mVの変化でしたが600mVの変化に拡大されました。これで、何とかArduinoのアナログ入力で処理できる範囲になりました。
EXCELでセンサの出力電圧から荷重を求める回帰式を求めます。そのため、次に示すように表の項目の順番を入れ替えました。「増幅後の電圧」、「荷重」の順番にしました。
この順番にしますと、次に示すようにEXCELの散布図のグラフに「増幅後の電圧」から荷重を求めることができる回帰式を追加することができます。
このグラフで、次の回帰式を利用しセンサの出力から荷重を求めるArduinoのスケッチを作ります。ｙ＝18.715-17.813
Arduinoのスケッチ
今回作成したArduinoのスケッチを示します。測定結果をLCDに表示しますので、LCDのライブラリを読み込む#include
#includeアナログ入力1からのセンサの読み取りをn=analogRead(1);で行い、vf=n*RV/1024.0;で電圧に換算し、fg=18.715*vf-17.813;でfgに荷重が求められます。その後は、LCDに表示し500msの待ち時間後繰り返すスケッチになっています。LiquidCrystal lcd(2,3,4,5,6,7); float RV=5.01,vf,fg; int n; void setup(){ Serial.begin(9600); lcd.begin(16,2); }
void loop(){
n=analogRead(1);
vf=n*RV/1024.0;
fg=18.715*vf-17.813;
lcd.clear();
lcd.print("n=");
lcd.print(n);
lcd.print(" rv=");
lcd.print(vf*1000);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("G = ");
lcd.print(fg);
delay(500);
} Arduino IDEに作成したスケッチを次に示します。
このスケッチの実行結果を次に示します。1k以上の荷重ですと荷重に応じた値が示されます。ブレッドボード上の配線のためか、増幅後の電圧の変動が大きくなっています。
数V の信号が出力される場合は、直接Arduinoのアナログ入力で処理できブレッドボードでも問題なく利用できます。しかし、数mVの電圧を増幅するには電源、配線、ノイズ対策が必要になります。ブリッジ回路、計装アンプをモジュール化してマイコンで処理できる信号を出力することが必要になります。この件については計装アンプの使い方も含めてあらためて検討します。
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