Hogyan építsünk Arduino mérleget: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

A londoni Restart Projectben javítási rendezvényeket tartunk, ahol a lakosságot felkérik, hogy vigyen be mindenféle elektromos és elektronikus terméket javításra, hogy megóvja őket a hulladéklerakóktól. Néhány hónappal ezelőtt (egy rendezvényen, amelyen valójában nem vettem részt) valaki behozott egy hibás konyhai mérleget, amelyet senki sem tudott megjavítani.

Soha nem láttam egyetlen digitális mérleget sem, és nem tudtam, hogyan működnek, ezért kihívásnak vettem, hogy kutatom őket, és közben elkészítem a saját verziómat.

Ha saját mérleget szeretne építeni, vagy egy mérési funkciót szeretne beépíteni egy szélesebb körű projektbe, akkor ezt az utasításokat használhatja alapul, függetlenül az Ön igényeitől, a grammos tömegektől a sok kilogrammig.

Ezért az elektronikára, a szoftverre és az alapelvekre fogok koncentrálni. Teljesen rajtad múlik, hogyan valósítod meg saját projektedet.

Azt is megmutatom, hogyan kell kalibrálni őket, még akkor is, ha nincs szabványos súlya.

Miután elvégeztem a kutatást, és saját skáláim építésével érvényesítettem, a Restart Project Wikiben felírtam a mérlegelés elveit, beleértve mindazt, amit a hibakeresésről le tudtam következtetni. Menj és nézd meg!

1. lépés: A terhelési cellák kiválasztása

Minden digitális mérleg egy 4-terminális vagy négy 3-terminálos mérőcella köré épül. Melyiket kapja meg, attól függ, hogy milyen mérlegeket szeretne készíteni. Mindegyik villamosan kompatibilis és meglehetősen olcsó, így később meggondolhatja magát, vagy több típust is kipróbálhat.

A 100 g és 10 kg közötti maximális terhelésű konyhai vagy postai mérlegekhez alumínium rúdból álló 4 terminálos mérőcellákat kaphat. Ez vízszintesen van felszerelve, egyik végén megtámasztva, a másikban pedig a mérőplatformot támogatja. 4 feszültségmérő van hozzákapcsolva. Teljesen elmagyarázom, hogyan működik a wiki cikkemben, így nem szeretném itt megismételni.

Ezek kevésbé alkalmasak nagyobb terhelésekhez, például fürdőszobai mérlegekhez, ahol az ember teljes súlyát, amely nem feltétlenül az emelvény középpontjában áll, jobban tartja a platform 4 sarkát tartó 4 súlymérő.

Ez az, ahol négy 3 terminál terhelésmérő cella alkalmasabb. Az egyenként 50 kg -os súlyú termékek széles körben kaphatók, amelyek együttesen akár 200 kg -ot is elérhetnek.

Mások, akik még magasabb minősítéssel rendelkeznek, a poggyászmérleg divatja szerint felfüggesztik a mérni kívánt súlyt

2. lépés: Amire még szüksége van

A mérőcellákon vagy a mérőcellákon kívül szüksége lesz:

• Egy Arduino. Gyakorlatilag bármilyen típust használhat, de én a Nano-t használtam, mivel beépített USB interfésszel rendelkezik, és még mindig csak néhány fontba kerül.
• HX711 modul. Lehet, hogy a mérőcellához mellékelve van, de nagyon olcsón kapható külön cikkként sok forrásból.
• A prototípus elkészítéséhez 400 pontos kenyérlap, áthidaló vezetékek, csapok és aljzatcsíkok.

Szüksége lesz fára, műanyagra, csavarokra, ragasztóra vagy bármi másra is, amelyre szüksége van a projekt konkrét verziójához.

3. lépés: Az alkatrészek előkészítése

A HX711 modul kenyértáblán történő használatához forrasztjon egy 4 széles tűsávot a HX711 interfész csapjaihoz (GND, DT, SCK, VCC).

A terhelésmérő cella egyszerű csatlakoztatásához és leválasztásához (különösen akkor, ha több mintával kísérletezik) forrasztjon egy 6 széles tűs foglalatot az analóg csapokhoz. (Csak az E+, E-, A- és A+ csapokra van szüksége, de mindenesetre egy 6 szélességű csíkot szereltem fel arra az esetre, ha kísérletet szeretnék tenni a másik kettővel.)

Ha 4 vezetékes mérőcellát használ, akkor forrasztania kell a 4 vezetéket a mérőcellából egy 4 széles tűsávba. Az első két csap E+ és E-, a másik két A- és A+ lesz. A forrasztási kötéseket PVC szalaggal ragasztottam, hogy megvédjem őket. A jel az egyik végén és a megfelelő jel a tűs foglalaton azt jelenti, hogy tudom, melyik irányba kell csatlakoztatni, bár nem hiszem, hogy ez számít.

A különböző terhelési cellák színe eltérően kódolja a vezetékeket, de könnyű megmondani, melyik melyik. Az ellenállási tartományon lévő tesztmérővel mérje meg az ellenállást az egyes vezetékpárok között. 6 lehetséges 4 vezetékpár van, de csak 2 különböző leolvasást kap. 2 pár lesz, amelyek 33% -kal többet olvasnak, mint a másik 4, mondjuk 1 000Ω, 750Ω helyett. Az egyik ilyen pár az E+ és az E-, a másik pedig az A+ és az A- (de mindegy, hogy melyik).

Ha minden rendben van, és ha a mérleg negatív súlyt mutat, amikor valamit ráhelyez, cserélje ki az E+ és az E- billentyűt. (Vagy az A+ és az A-, ha könnyebb. De nem mindkettő!)

4. lépés: A 3 vezetékes terhelési cellák használata

Ha négy 3 vezetékes terhelési cellát használ, akkor azokat egy szalaglemezzel kell összekötni, és ki kell venni az E+, E-, A+ és A- csatlakozásokat a kombinációból.

Mivel az Ön drótszínei eltérhetnek az enyémtől, nevezzük az A, B és C mérőcellák 3 vezetékes színét.

Az ellenállási tartományon lévő tesztmérővel mérje meg az ellenállást az egyes vezetékpárok között. Három lehetséges pár van, de csak 2 különböző értéket fog mérni. Határozza meg azt a párt, amelyik kétszer olvassa a másik kettőt. Nevezze ezt a párost A -nak és C -nek. Az egyik, amit kihagyott, az B. (A B és A vagy C közötti ellenállás fele A és C közötti ellenállásnak.)

Egyszerűen fogalmazva, a négy terhelési cellát négyzetbe kell kötni, mindegyik A vezetékét csatlakoztassa szomszédja A vezetékéhez, a C vezetéket pedig szomszédja C vezetékéhez. A négyzet ellentétes oldalán lévő két mérőcella B vezetékét E+ és E-, a másik pár B vezetékét pedig A+ és A-

5. lépés: A kenyértábla bekötése

A kenyértábla bekötése nagyon egyszerű, mindössze 4 jumper szükséges. A Fritzing könyvtár csak a HX711 modul kissé eltérő verzióját kínálta az enyémtől, de a kábelezés ugyanaz. Kövesse a diagramot, vagy ha másik Arduino -t használ, kösse be az alábbi táblázat szerint:

Arduino Pin HX711 Pin 3V3 VCC GND GND A0 SCK A1 DT

6. lépés: A terhelési cellák felszerelése

Az alumínium rúd típusú mérőcellának két menetes furata van mindkét végén. Egy párral rögzítheti egy megfelelő alapra, köztük egy távtartóval. A másik pár ugyanúgy használható mérőplatform felszerelésére, ismét távtartóval. Csak kísérleti célokra használhat bármilyen fahulladékot vagy műanyagdarabot, amelyet kéznél kell adnia, de a polírozott végtermékre jobban oda kell figyelnie.

A négy 3 vezetékes terhelési cella legegyszerűbb felszerelése két forgácslap között. Egy útválasztóval 4 sekély bemélyedést készítettem az alapon, hogy pozitívan pozícionáljam a négy cellát. Esetemben a mélyedéseknek valamivel mélyebb középső kútra volt szükségük, hogy az alsó két szegecs ne támaszkodjon az alapra.

Melegen olvadó ragasztópisztollyal tartottam a terhelésmérő cellákat az alapon, és a szalaglemezt is rögzítettem az alapra középen. Ezután erősen lenyomtam rájuk a mérőplatformot, így a mérőcellák tetején lévő pattanások enyhe bemélyedéseket okoztak. Ezeket a routerrel elmélyítettem, és ellenőriztem, hogy még mindig szépen illeszkednek -e a terhelési cellákhoz. Ezután forró olvadék ragasztót tettem az egyes bemélyedésekre és azok környékére, és gyorsan lenyomtam a mérőplatformot a mérőcellákra, mielőtt a ragasztó megszilárdult.

7. lépés: Az Arduino programozása

Feltételezem, hogy az Arduino IDE telepítve van a számítógépére, és tudja, hogyan kell használni. Ha nem, nézze meg az egyik Arduino oktatóanyagot - itt nem ez a célom.

Az IDE legördülő menükben válassza a Vázlat - Könyvtár bevonása - Könyvtárak kezelése… lehetőséget.

A keresőmezőbe írja be a következőt: hx711. Meg kell találnia a HX711-master-t. Kattintson a Telepítés gombra.

Töltse le a csatolt HX711.ino fájlvázlatot. Az IDE fájl legördülő menüből nyissa meg az imént letöltött fájlt. Az IDE azt fogja mondani, hogy egy mappában kell lennie - engedje meg, hogy egybe tegye.

Fordítsa össze és töltse fel a vázlatot, majd kattintson a soros monitorra az IDE -ben.

Az alábbiakban néhány példa kimenetet mutatunk be. Az inicializálási fázisban átlagosan 20 nyers leolvasást jelenít meg a HX711 -ből, majd beállítja a tárát (azaz a nulla pontot). Ezt követően egyetlen nyers értéket ad, átlagosan 20, átlagosan 5 -tel kevesebbet a tára. Végül átlagosan 5 -tel kevesebb a tára, és el kell osztani a skála tényezővel, hogy kalibrált értéket kapjunk grammban.

Minden egyes leolvasáshoz megadja a 20 -as kalibrált átlagot és a szórást. A szórás az értékek azon dühét jelenti, amelyen belül az összes mérés 68% -a várható. 95% -a ennek a tartománynak a kétszerese, 99,7% pedig a tartomány háromszorosa. Ezért hasznos az eredmény véletlen hibájának mérésére.

Ebben a példában az első olvasás után új fontot helyeztem a platformra, amelynek súlya 8,75 g.

HX711 Demo A skála inicializálása Nyers ave (20): 1400260 A skála beállítása után: Nyers: 1400215 Nyers ave (20): 1400230 Nyers ave (5) - tára: 27,00 Kalibrált ave (5): 0,0 Leolvasás: Átlagos, egyenletes fejlesztési 20 leolvasás: -0,001 0,027 Vett idő: 1,850 másodperc átlag, 20 leolvasás egyenletes dev: 5,794 7,862 Idő: 1,848 másodperc átlag, 20 leolvasás egyenletes dev: 8,766 0,022 Idő: 1,848 0.034 Időtartam: 1.849 másodperc átlag, 20 leolvasás egyenletes fejlesztése: 8.746 0.026 Vett idő: 1.848 másodperc

8. lépés: Kalibrálás

Az Arduino vázlata az előző lépésben két kalibrálási értéket (vagy skálatényezőt) tartalmaz az 1 kg-ra és a négy 50 kg-os 3-vezetékes terhelésmérő cellámra vonatkozóan. Ezek a 19. és 20. sorban vannak. El kell végeznie saját kalibrálását, kezdve tetszőleges kalibrálási értékkel, például 1 -el (a 21. sorban).

Nem rendelkeztem szabványos súlyokkal, így az 1 kg -os mérőcellához egy új £ 1 -es érmét használtam, amely 8,75 g súlyú. Ideális esetben olyan eszközt használjon, amely a skála maximális tizedét érinti.

Keressen valamit - bármit - nagyjából megfelelő súlyúnak. Vigye le a helyi postahivatalba, tegye úgy, mintha feladnia kellene, és tegye az ottani mérlegre, és gondosan jegyezze fel a súlyát. Vagy elviheti egy kereskedőhöz, például egy barátságos helyi zöldségeshez. Minden jó hírű kereskedőnek rendszeresen kalibrálnia kell a mérleget, hogy megfeleljen a kereskedelmi szabványoknak.

Most már ismert súlyú tárgya van. Helyezze a mérlegre, és jegyezze fel az olvasást. Szorozzuk meg a jelenlegi skálatényezőt a kapott értékkel, és osszuk el az eredményt azzal, hogy milyennek kellett volna lennie, grammban, kilogrammban, fontban, mikroelefántban vagy bármilyen más mértékegységben. Az eredmény az új skálafaktor. Próbálja újra a súlyát, és ha szükséges, ismételje meg az eljárást.