La balanza electrónica

Resumen: El presente trabajo, es un informe de las actividades realizadas para el desarrollo de una balanza electrónica, para lo cual realizamos la consulta bibliográfica respectiva, simulamos y empezamos a realizar el código, que consta de la programación del ADC, para que reciba la señal del sensor de peso, y otra parte del código se refiere a la comunicación con la LCD de la FPGA.

Palabras Clave: Sensor de Peso, Conversor ADC, Pantalla LCD.

INTRODUCCIÓN

La balanza electrónica que pretendemos construir consta de tres partes: Información general de sus componentes, Programación del código y finalmente el diseño e implementación.

1. DEFINICIONES GENERALES

1.1 Sensor de Peso

Las galgas extensiométricas o también denominada strain gauges son sensores resistivos muy utilizados en la medida de esfuerzos mecánicos en materiales en los que la resistencia efectiva entres sus extremos se modifica con el esfuerzo aplicado sobre la galga.

1.2 Principio de Funcionamiento

Su principio se basa en el cambio de resistencia con la fuerza aplicada. Si se supone que el metal es homogéneo de longitud l y de diámetro d sujeto entre dos puntos

Fig. 1. a. situación original. b. Modificación de la longitud y diámetro con la fuerza aplicada

La resistencia asociada al hilo de metal será proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección.

1.3 Acondicionamiento de la señal

El acondicionamiento de una señal, dependiendo del sensor del que provenga, consta de algunos pasos, y en nuestro caso, se detalla a continuación:

1.3.1 Amplificación

Debido a que las mediciones de carga requieren detectar cambios muy pequeños de resistencia, el circuito de Puente de Wheatstone se usa preferentemente. Este circuito consta de cuatro elementos resistivos con excitación de voltaje aplicado en las puntas del puente. Se pueden utilizar varias configuraciones, la más común es la de dos elementos resistivos variables como se observa:

Fig. 2. Puente de Wheatstone con dos elementos resistivos variables

1.3.2 Excitación

La excitación para el presente sensor es de 10V a 15V, siendo mayor el rango de salida mientras mayor sea el rango de voltaje de excitación del sensor.

1.3.3 Multiplexado

En este caso no se necesita multiplexación debido a que la señal de entrada del sensor es una sola, y es más, la Spartan 3E dispone de hasta dos entradas.

1.3.4Filtrado

A través de esta etapa se eliminan señales no deseadas de la señal que se desea observar, en nuestro caso, se puede utilizar un filtro pasa bajos ya que se desea eliminar la frecuencia de la red eléctrica que interfiere con el funcionamiento correcto del circuito.

Fig. 3 Filtro pasa-bajos

1.3.2Linealización

En este caso, no se necesita linealización dado que el sensor de peso tiene una relación lineal Voltaje entrada al sensor-Voltaje de salida del sensor (Relación mV/V), lo que nos permite tener una relación también lineal con el peso, esto está dado en la siguiente tabla

Peso (Kg) V. Celda(mV)

0 5.00

0,01 4.90

0,1 4.8

0,2 4.7

0,3 4.6

0.4 4.5

0.5 4.4

0.6 4.3

0.7 4.2

0.8 4.1

0.9 4

1 3.9

1.2 3.7

1.3 3.6

1.4 3.5

1.5 3.4

1.6 3.3

1.7 3.2

Fig. 4 Cuadro resumen, algunas de las relaciones peso-voltaje.

4. ADC

Los convertidores de digital a analógico se

utilizan todo el tiempo en electrónica, ya que proporcionan el único método por el cual se puede realizar una interfaz de un sistema digital con el mundo real, que funciona en modo analógico.

Para realizar esta tarea, el conversor ADC (Analog-to Digital Converter – Conversor Analógico Digital) tiene

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