MEMS cvičenie 2

Na tomto cvičení je cieľom pripojiť odporový senzor k Arduinu a zobraziť jeho zlinearizovanú hodnotu na nejakom miestnom displeji (LED, LCD a pod.) prípadne ju odoslať po sériovej linke do PC (v simulátore TinkerCAD).

Potenciometrické snímače

1. Poskladajte si odporový senzor polohy so stupnicou (ak nemáte, použite senzor v TinkerCADe).
2. Zmerajte prevodovú charakteristiku odporového senzora polohy pomocou ohmmetra (cvičenie 1).
3. Senzor pripojte k A/D prevodníku mikropočítača a pomocou programu nižšie zmerajte prevodovú charakteristiku celého meracieho člena.
4. Prevodovú charakteristiku zlinearizujte a doložte úspešnosť porovnaním metrologických parametrov.

Schéma zapojenia

• Príklad na pripojenie analógového senzora: http://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php/Acrob007
• Arduino homepage https://www.arduino.cc/

Na pridanie do TinkerCAD triedy (classroom) použite tento link. Ak od vás program pýta vstupný kód, je to 1R5VXPBESZZT

Ak sa vám nezobrazuje vložený simulátor správne, použite prosím, tento link.

#define positionSensor 0       // define your pin here 0

int adcValue;
float outputValue;

void setup()
{
 Serial.begin(9600);           // typical values are 9600 or 115200
}
 
void loop()
{
 adcValue = analogRead(positionSensor); // read ADC value

 /*  =======  replace this section with your code ===== */

 outputValue = adcValue;       

 /*  ================================================== */

 Serial.println( outputValue );  // prints value over serial

 delay(100);                     // delay in milliseconds

}

Pripojenie LCD a LED displeja a lokálne zobrazenie meranej veličiny

V tejto časti cvičenia zobrazíme meranú veličinu na miestnom LED alebo LCD displeji mikropočítača. Z tejto časti vám nevyplýva žiadna úloha, len si pozrite príklady aby ste ich vedeli prípadne implementovať na svojom vlastnom reálnom Arduine s nejakým displejom.

Sedemsegmentový zobrazovač

Ak sa vám príklad nezobrazí správne priamo tu, použite tento odkaz.

Programovateľný LCD displej

• LCD zobrazovač. Klávesnica.
  Obšírnejšie informácie o displejoch (prednáška z predmetu MMP)

Linearizácia prevodovej charakteristiky

1. Look-up table

 #include <avr/pgmspace.h>

 const PROGMEM int table[] = {11,12,15,...};
 
 return( table[adcValue] );

Viac info tu: https://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM

2. Po častiach lineárna náhrada

  /* segment 1 */
 if (adcValue > x0) && (adcValue <= x1)
   y = k1 * adcValue + q1;

  /* segment 2 */
if (adcValue > x1) && (adcValue <= x2)
   y = k2 * adcValue + q2;

 return(y)

Dá sa použiť aj funkcia map v Arduine - https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/

3. Aproximácia funkcie

   y = a2 * adcValue^2 + a1 * adcValue + a0;
   return(y);

• http://terpconnect.umd.edu/~toh/spectrum/CurveFitting.html

• https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Polynomial-Interpolation.html
• http://octave.sourceforge.net/optim/function/leasqr.html
• http://octave.sourceforge.net/optim/function/expfit.html
• https://www.gnu.org/software/gsl/manual/html_node/Example-programs-for-Nonlinear-Least_002dSquares-Fitting.html
• https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/One_002ddimensional-Interpolation.html#One_002ddimensional-Interpolation

Úlohy

Úlohy, ktoré treba odovzdať:

• Graf 1: prevodové charakteristiky
• Chyby podľa EN 60 770
  • Nepresnosť
  • Meraná chyba
  • Nelinearita
  • Hysteréza
  • Neopakovateľnosť
• Graf 2: chybové krivky (viď obr.)
• Program pre mikroprocesor na linearizáciu

Hodnotenie: 5 bodOV

Deadline: 1. 3. 2021

• Tools: https://inkscape.org/sk/~sincoon/%E2%98%85knob-scale-generator

Návrat na zoznam cvičení...