ఆర్డునోతో ఫోర్స్ సెన్సార్ పని

ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో మేము ఫోర్స్ సెన్సార్ మరియు ఆర్డునో యునో ఉపయోగించి సరదా సర్క్యూట్‌ను అభివృద్ధి చేస్తాము. ఈ సర్క్యూట్ సెన్సార్‌పై వర్తించే శక్తికి సరళంగా ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. దాని కోసం మేము ఆర్డునో యునోతో ఫోర్స్ సెన్సార్‌ను ఇంటర్ఫేస్ చేయబోతున్నాం. UNO లో, మేము ఉద్యోగం చేయడానికి 8 బిట్ ADC (అనలాగ్ టు డిజిటల్ కన్వర్షన్) లక్షణాన్ని ఉపయోగించబోతున్నాము.

ఫోర్స్ సెన్సార్ లేదా ఫోర్స్ సెన్సిటివ్ రెసిస్టర్

ఫోర్స్ సెన్సార్ అనేది ట్రాన్స్డ్యూసెర్, ఇది ఉపరితలంపై ఒత్తిడి ఉన్నప్పుడు దాని నిరోధకతను మారుస్తుంది. ఫోర్స్ సెన్సార్ వివిధ పరిమాణాలు మరియు ఆకృతులలో లభిస్తుంది. మేము చౌకైన సంస్కరణల్లో ఒకదాన్ని ఉపయోగించబోతున్నాము ఎందుకంటే ఇక్కడ మాకు ఎక్కువ ఖచ్చితత్వం అవసరం లేదు. FSR400 మార్కెట్లో చౌకైన శక్తి సెన్సార్లలో ఒకటి. FSR400 యొక్క చిత్రం క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపబడింది. ఫోర్స్-సెన్సిటివ్ రెసిస్టర్ లేదా ఎఫ్ఎస్ఆర్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఎందుకంటే దాని నిరోధకత దానికి వర్తించే శక్తి లేదా పీడనం ప్రకారం మారుతుంది. ఈ ఫోర్స్ సెన్సింగ్ రెసిస్టర్‌కు ఒత్తిడి వచ్చినప్పుడు దాని నిరోధకత తగ్గుతుంది, ప్రతిఘటన వర్తించే శక్తికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాబట్టి దానిపై ఎటువంటి ఒత్తిడి లేనప్పుడు, FSR యొక్క నిరోధకత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఇప్పుడు FSR 400 పొడవు వెంట సున్నితంగా ఉందని గమనించడం ముఖ్యం, శక్తి లేదా బరువు సెన్సార్ కంటి మధ్యలో ఉన్న చిట్టడవిపై కేంద్రీకృతమై ఉండాలి. తప్పు సమయాల్లో శక్తిని ప్రయోగించినట్లయితే పరికరం శాశ్వతంగా దెబ్బతింటుంది.

తెలుసుకోవలసిన మరో ముఖ్యమైన విషయం ఏమిటంటే, సెన్సార్ అధిక శ్రేణి ప్రవాహాలను నడపగలదు. కాబట్టి ఇన్‌స్టాల్ చేసేటప్పుడు డ్రైవింగ్ ప్రవాహాలను గుర్తుంచుకోండి. అలాగే సెన్సార్‌కు 10 న్యూటన్ల శక్తిపై పరిమితి ఉంది. కాబట్టి మనం 1 కిలోల బరువును మాత్రమే దరఖాస్తు చేసుకోవచ్చు. 1 కిలోల కంటే ఎక్కువ బరువు ఉంటే, సెన్సార్ కొన్ని విచలనాలను చూపిస్తుంది. ఇది 3 కిలోల కన్నా ఎక్కువ పెరిగితే. సెన్సార్ శాశ్వతంగా దెబ్బతినవచ్చు.

ముందే చెప్పినట్లుగా, ఈ సెన్సార్ ఒత్తిడిలో మార్పులను గ్రహించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. కాబట్టి ఫోర్స్ సెన్సార్ పైన బరువు వర్తించినప్పుడు, ప్రతిఘటన తీవ్రంగా మారుతుంది. బరువు కంటే FS400 యొక్క నిరోధకత క్రింద గ్రాఫ్‌లో చూపబడింది,

పై చిత్రంలో చూపినట్లుగా, సెన్సార్ యొక్క రెండు పరిచయాల మధ్య నిరోధకత బరువుతో తగ్గుతుంది లేదా సెన్సార్ యొక్క రెండు పరిచయాల మధ్య ప్రవర్తన పెరుగుతుంది. స్వచ్ఛమైన కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత ఇవ్వబడింది:

ఎక్కడ, p- కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత

l = కండక్టర్ యొక్క పొడవు

A = కండక్టర్ యొక్క ప్రాంతం.

ఇప్పుడు “R” నిరోధకత కలిగిన కండక్టర్‌ను పరిగణించండి, కండక్టర్ పైన కొంత ఒత్తిడి వస్తే, కండక్టర్‌పై ఉన్న ప్రాంతం తగ్గుతుంది మరియు ఒత్తిడి ఫలితంగా కండక్టర్ యొక్క పొడవు పెరుగుతుంది. కాబట్టి సూత్రం ద్వారా కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత పెరుగుతుంది, ఎందుకంటే R నిరోధకత ప్రాంతానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు పొడవు l కు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

కాబట్టి దీనితో ఒత్తిడి లేదా బరువు ఉన్న కండక్టర్ కోసం కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత పెరుగుతుంది. మొత్తం ప్రతిఘటనతో పోలిస్తే ఈ మార్పు చిన్నది. గణనీయమైన మార్పు కోసం చాలా కండక్టర్లు కలిసి పేర్చబడి ఉంటాయి. పై చిత్రంలో చూపిన ఫోర్స్ సెన్సార్ల లోపల ఇది జరుగుతుంది. దగ్గరగా చూస్తే సెన్సార్ లోపల చాలా పంక్తులు చూడవచ్చు. ఈ పంక్తులు ప్రతి ఒక కండక్టర్‌ను సూచిస్తాయి. సెన్సార్ యొక్క సున్నితత్వం కండక్టర్ సంఖ్యలలో ఉంటుంది.

కానీ ఈ సందర్భంలో ప్రతిఘటన ఒత్తిడితో తగ్గుతుంది ఎందుకంటే ఇక్కడ ఉపయోగించిన పదార్థం స్వచ్ఛమైన కండక్టర్ కాదు. ఇక్కడ ఉన్న ఎఫ్‌ఎస్‌ఆర్ బలమైన పాలిమర్ మందపాటి ఫిల్మ్ (పిటిఎఫ్) పరికరాలు. కాబట్టి ఇవి స్వచ్ఛమైన కండక్టర్ పదార్థ పరికరాలు కాదు. ఇవి పదార్థంతో తయారవుతాయి, ఇవి సెన్సార్ యొక్క ఉపరితలంపై వర్తించే శక్తి పెరుగుదలతో నిరోధకత తగ్గుదలని ప్రదర్శిస్తాయి. ఈ పదార్థం FSR యొక్క గ్రాఫ్‌లో చూపిన విధంగా లక్షణాలను చూపుతుంది.

ప్రతిఘటనలో ఈ మార్పు మనం వాటిని చదవగలిగితే తప్ప మంచి చేయదు. చేతిలో ఉన్న నియంత్రిక వోల్టేజ్‌లోని అవకాశాలను మాత్రమే చదవగలదు మరియు దీనికి తక్కువ ఏమీ లేదు, దీని కోసం మేము వోల్టేజ్ డివైడర్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించబోతున్నాము, దానితో మేము ప్రతిఘటన మార్పును వోల్టేజ్ మార్పుగా పొందవచ్చు.

వోల్టేజ్ డివైడర్ ఒక రెసిస్టివ్ సర్క్యూట్ మరియు చిత్రంలో చూపబడింది. ఈ రెసిస్టివ్ నెట్‌వర్క్‌లో మనకు ఒక స్థిరమైన నిరోధకత మరియు ఇతర వేరియబుల్ నిరోధకత ఉన్నాయి. చిత్రంలో చూపినట్లుగా, ఇక్కడ R1 స్థిరమైన నిరోధకత మరియు R2 FORCE సెన్సార్, ఇది ప్రతిఘటనగా పనిచేస్తుంది. శాఖ యొక్క మధ్య బిందువు కొలతకు తీసుకోబడుతుంది. R2 మార్పుతో, మాకు Vout వద్ద మార్పు ఉంది. కాబట్టి దీనితో మనకు బరువుతో వోల్టేజ్ మార్పు ఉంటుంది.

ఇప్పుడు ఇక్కడ గమనించవలసిన ముఖ్యమైన విషయం ఏమిటంటే, ADC మార్పిడి కోసం నియంత్రిక తీసుకున్న ఇన్పుట్ 50µAmp కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. వోట్ ఆఫ్ వోల్టేజ్ డివైడర్ నుండి తీసిన కరెంట్ లోపం శాతం పెరుగుతుంది కాబట్టి రెసిస్టెన్స్ బేస్డ్ వోల్టేజ్ డివైడర్ యొక్క ఈ లోడింగ్ ప్రభావం చాలా ముఖ్యం, ప్రస్తుతానికి లోడింగ్ ప్రభావం గురించి మనం ఆందోళన చెందాల్సిన అవసరం లేదు.

FSR సెన్సార్‌ను ఎలా తనిఖీ చేయాలి

ఫోర్స్ సెన్సింగ్ రెసిస్టర్‌ను మల్టీమీటర్ ఉపయోగించి పరీక్షించవచ్చు. ఎఫ్‌ఎస్‌ఆర్ సెన్సార్ యొక్క రెండు పిన్‌లను ఎటువంటి శక్తిని ఉపయోగించకుండా మల్టీమీటర్‌కు కనెక్ట్ చేయండి మరియు నిరోధక విలువను తనిఖీ చేయండి, ఇది చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. అప్పుడు దాని ఉపరితలంపై కొంత శక్తిని వర్తింపజేయండి మరియు నిరోధక విలువ తగ్గుదల చూడండి.

FSR సెన్సార్ యొక్క అనువర్తనాలు

ఫోర్స్-సెన్సింగ్ రెసిస్టర్లు ప్రధానంగా ప్రెజర్-సెన్సింగ్ "బటన్లను" సృష్టించడానికి ఉపయోగిస్తారు. కార్ ఆక్యుపెన్సీ సెన్సార్లు, రెసిస్టివ్ టచ్-ప్యాడ్స్, రోబోటిక్ వేలిముద్రలు, కృత్రిమ అవయవాలు, కీప్యాడ్‌లు, ఫుట్ ప్రిటేషన్ సిస్టమ్స్, సంగీత వాయిద్యాలు, ఎంబెడెడ్ ఎలక్ట్రానిక్స్, టెస్టింగ్ అండ్ మెజర్‌మెంట్ ఎక్విప్‌మెంట్, ఓఇఎమ్ డెవలప్‌మెంట్ కిట్ మరియు పోర్టబుల్ ఎలక్ట్రానిక్స్, స్పోర్ట్స్. మొబైల్ ఇంటరాక్షన్ పెంచడానికి అలాగే ఆగ్మెంటెడ్ రియాలిటీ సిస్టమ్స్‌లో కూడా వీటిని ఉపయోగిస్తారు.

భాగాలు అవసరం

హార్డ్వేర్: ఆర్డునో యునో, విద్యుత్ సరఫరా (5 వి), 1000 యుఎఫ్ కెపాసిటర్, 100 ఎన్ఎఫ్ కెపాసిటర్ (3 ముక్కలు), 100 కెΩ రెసిస్టర్, బజర్, 220Ω రెసిస్టర్, ఎఫ్ఎస్ఆర్ 400 ఫోర్స్ సెన్సార్.

సాఫ్ట్‌వేర్: అట్మెల్ స్టూడియో 6.2 లేదా ur ర్డినో రాత్రి

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం మరియు వర్కింగ్ వివరణ

ఆర్డునోతో ఫోర్స్ సెన్సింగ్ రెసిస్టర్‌ను ఇంటర్‌ఫేసింగ్ కోసం సర్క్యూట్ కనెక్షన్ క్రింద ఉన్న రేఖాచిత్రంలో చూపబడింది.

సెన్సార్ అంతటా వోల్టేజ్ పూర్తిగా సరళంగా లేదు; ఇది ధ్వనించేది. శబ్దాన్ని ఫిల్టర్ చేయడానికి డివైడర్ సర్క్యూట్లో ప్రతి రెసిస్టర్‌లో కెపాసిటర్లు చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఉంచబడతాయి.

ఇక్కడ మనం డివైడర్ అందించిన వోల్టేజ్ (బరువును సరళంగా సూచించే వోల్టేజ్) తీసుకొని UNO యొక్క ADC ఛానెళ్లలో ఒకదానికి తినిపించబోతున్నాము. మార్పిడి తరువాత మేము ఆ డిజిటల్ విలువను (బరువును సూచిస్తుంది) తీసుకొని బజర్ను నడపడానికి PWM విలువతో సంబంధం కలిగి ఉంటాము.

కాబట్టి బరువుతో మనకు పిడబ్ల్యుఎం విలువ ఉంది, ఇది డిజిటల్ విలువను బట్టి దాని విధి నిష్పత్తిని మారుస్తుంది. అధిక డిజిటల్ విలువ PWM యొక్క విధి నిష్పత్తిని పెంచుతుంది కాబట్టి బజర్ ఉత్పత్తి చేసే శబ్దం ఎక్కువ. కాబట్టి మేము ధ్వనికి బరువుకు సంబంధించినవి.

ఇంకేముందు వెళ్ళడానికి ముందు ఆర్డునో యునో యొక్క ADC గురించి మాట్లాడటానికి అనుమతిస్తుంది. చిత్రంలో చూపిన విధంగా ARDUINO ఆరు ADC ఛానెల్‌లను కలిగి ఉంది. వాటిలో ఏదైనా ఒకటి లేదా అన్నీ అనలాగ్ వోల్టేజ్ కోసం ఇన్‌పుట్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు. UNO ADC 10 బిట్ రిజల్యూషన్ కలిగి ఉంది (కాబట్టి (0- (2 ^ 10) 1023% నుండి పూర్ణాంక విలువలు). దీని అర్థం 0 మరియు 5 వోల్ట్ల మధ్య ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లను 0 మరియు 1023 మధ్య పూర్ణాంక విలువలుగా మ్యాప్ చేస్తుంది. (5/1024 = 4.9 ఎంవి) యూనిట్‌కు.

ఇక్కడ మేము UNO యొక్క A0 ను ఉపయోగించబోతున్నాము.

మనం కొన్ని విషయాలు తెలుసుకోవాలి.

అనలాగ్ రీడ్ (పిన్); అనలాగ్ రిఫరెన్స్ (); అనలాగ్ రీడ్ రిజల్యూషన్ (బిట్స్);

మొదట UNO ADC ఛానెల్స్ 5V యొక్క డిఫాల్ట్ రిఫరెన్స్ విలువను కలిగి ఉన్నాయి. ఏ ఇన్పుట్ ఛానెల్ వద్దనైనా ADC మార్పిడి కోసం మేము గరిష్టంగా 5V ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఇవ్వగలమని దీని అర్థం. కొన్ని సెన్సార్లు 0-2.5 వి నుండి వోల్టేజ్‌లను అందిస్తాయి కాబట్టి, 5 వి రిఫరెన్స్‌తో మనకు తక్కువ ఖచ్చితత్వం లభిస్తుంది, కాబట్టి ఈ సూచన విలువను మార్చడానికి మాకు సహాయపడే సూచన ఉంది. కాబట్టి మన వద్ద ఉన్న రిఫరెన్స్ విలువను మార్చడం కోసం (“అనలాగ్ రిఫరెన్స్ ();”) ప్రస్తుతానికి మేము దీనిని అలానే వదిలివేసాము.

అప్రమేయంగా మనకు గరిష్ట బోర్డ్ ADC రిజల్యూషన్ 10 బిట్స్ వస్తుంది, ఈ రిజల్యూషన్‌ను ఇన్స్ట్రక్షన్ (“అనలాగ్ రీడ్ రిజల్యూషన్ (బిట్స్);”) ఉపయోగించి మార్చవచ్చు. ఈ రిజల్యూషన్ మార్పు కొన్ని సందర్భాల్లో ఉపయోగపడుతుంది. ప్రస్తుతానికి మేము దానిని వదిలివేస్తాము.

ఇప్పుడు పైన పేర్కొన్న షరతులు అప్రమేయంగా సెట్ చేయబడితే, ఫంక్షన్ “అనలాగ్ రీడ్ (పిన్);” అని నేరుగా పిలవడం ద్వారా ఛానల్ '0' యొక్క ADC నుండి విలువను చదవవచ్చు, ఇక్కడ “పిన్” మేము అనలాగ్ సిగ్నల్‌ను కనెక్ట్ చేసిన పిన్‌ను సూచిస్తుంది, ఈ సందర్భంలో అది “A0” అవుతుంది. ADC నుండి వచ్చే విలువను పూర్ణాంకంగా “int SENSORVALUE = అనలాగ్ రీడ్ (A0) గా తీసుకోవచ్చు; ”, ఈ సూచనల ద్వారా ADC పూర్ణాంకం“ SENSORVALUE ”లో నిల్వ చేయబడిన తర్వాత విలువ.

ఆర్డునో యునో యొక్క పిడబ్ల్యుఎం పిసిబి బోర్డులో “~” గా సూచించబడిన పిన్స్‌లో ఏదైనా సాధించవచ్చు. UNO లో ఆరు PWM ఛానెల్స్ ఉన్నాయి. మేము మా ప్రయోజనం కోసం పిన్ 3 ను ఉపయోగించబోతున్నాము.

అనలాగ్‌రైట్ (3, VALUE);

పై పరిస్థితి నుండి మనం నేరుగా పిన్ వద్ద పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ పొందవచ్చు. బ్రాకెట్లలోని మొదటి పరామితి PWM సిగ్నల్ యొక్క పిన్ సంఖ్యను ఎంచుకోవడం. రెండవ పరామితి విధి నిష్పత్తి రాయడం.

UNO యొక్క PWM విలువను 0 నుండి 255 కు మార్చవచ్చు. “0” తో అత్యల్పంగా “255” కి అత్యధికంగా ఉంటుంది. డ్యూటీ రేషియోగా 255 తో పిన్ 3 వద్ద 5 వి లభిస్తుంది. డ్యూటీ రేషియో 125 గా ఇస్తే పిన్ 3 వద్ద 2.5 వి వస్తుంది.

ఇప్పుడు మనకు 0-1024 విలువ ADC అవుట్‌పుట్‌గా మరియు 0-255 PWM డ్యూటీ రేషియోగా ఉంది. కాబట్టి ADC PWM నిష్పత్తికి సుమారు నాలుగు రెట్లు. కాబట్టి ADC ఫలితాన్ని 4 ద్వారా విభజించడం ద్వారా మనకు సుమారుగా విధి నిష్పత్తి లభిస్తుంది.

దానితో మనకు పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ ఉంటుంది, దీని విధి నిష్పత్తి బరువుతో సరళంగా మారుతుంది. ఇది బజర్‌కు ఇవ్వబడుతోంది, బరువును బట్టి మనకు సౌండ్ జెనరేటర్ ఉంది.