機電整合實務

Step 1: 構思與準備

評估橋樑維修提醒：測量平時橋樑所承受的力，倘若數值超過一定安全數值，就必須給予警示讓相關人員來檢查。

限制承載橋樑人數：藉由橋樑能承受的數值計算，限制橋上所能承受的人數。

Step 2: 材料準備

鋁條
砝碼
應變規 & HX711
伺服馬達 SG90
LED 燈泡
Arduino 控制板
C 型夾

Step 3: 橋樑受力分析

使用有限元素分析軟體進行模擬，並擬定應變規黏貼位置。

Step 4: 應變規位置與架設

應變規位置與架設示意圖:

Step 5: 柵欄運作電路圖

使用Tinkercad可以進行模擬真實運作情況，進一步確認自己的程式碼是否有問題。

Step 6: 感測器編譯與校正

感測器與量測器相同在使用前必須先進行校正。

程式碼:


#include "HX711.h"
#include 
// 接線設定
const int DT_PIN = 6;
const int SCK_PIN = 5;
Servo myServo1;
Servo myServo2;
int pos = 0; // 設定初始位置
const int scale_factor = 350; // 比例參數
HX711 scale;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Initializing the scale");
    scale.begin(DT_PIN, SCK_PIN);

    Serial.println("Before setting up the scale:");
    Serial.println(scale.get_units(5), 0); // 未設定比例參數前的數值
    scale.set_scale(scale_factor); // 設定比例參數
    scale.tare(); // 歸零

    Serial.println("After setting up the scale:");
    Serial.println(scale.get_units(5), 0); // 設定比例參數後的數值
    Serial.println("Readings:");
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
    myServo1.attach(9);
    myServo2.attach(10);
}

void loop() {
    Serial.print(scale.get_units(1), 0); Serial.println("\t");
    delay(1000);
    if (scale.get_units(1) < -500) {
        digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
        delay(2000);
        myServo1.write(90);
        myServo2.write(90);
    } else {
        digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
        delay(2000);
        myServo1.write(0);
        myServo2.write(0);
    }

    delay(10);
    scale.power_down(); // 進入睡眠模式
    delay(10);
    scale.power_up(); // 結束睡眠模式
}

HX711程式碼校正:

Step 7: 負荷結果展示

對於模擬的橋樑施加負荷，並檢測應變規的數值變化。

數值紀錄：

Step 8: 柵欄運作展示

Step 9: 柵欄負荷過載警示