Hoe om Arduino -weegskale te bou: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

By die Restart -projek in Londen hou ons herstelgeleenthede waar lede van die publiek uitgenooi word om allerhande elektriese en elektroniese items in te bring om dit van stortingsterreine te red. 'N Paar maande gelede (by 'n geleentheid wat ek eintlik nie bygewoon het nie) het iemand 'n foutiewe kombuis met 'n weegskaal ingebring wat niemand kon regmaak nie.

Nooit in 'n digitale weegskaal gesien en nie geweet hoe dit werk nie, het ek dit as 'n uitdaging aangeneem om dit in die proses te ondersoek en twee weergawes van my eie te bou.

As u u eie weegskale wil bou of 'n weegfunksie in 'n groter projek wil opneem, kan u hierdie instruksie as basis, ongeag u behoeftes, gebruik, van die weeg van breuke van 'n gram tot baie kilogram.

Daarom sal ek konsentreer op die elektronika, die sagteware en die onderliggende beginsels. Hoe u u eie projek besef, is heeltemal aan u.

Ek sal u ook wys hoe u dit kan kalibreer, selfs al het u geen standaardgewigte nie.

Nadat ek my navorsing gedoen het en dit bevestig het deur my eie weegskale te bou, het ek die beginsels van weegskale, insluitend alles wat ek kon aflei oor foutopsporing, in die Restart Project Wiki opgeskryf. Gaan kyk gerus!

Stap 1: Kies u laaiselle

Alle digitale weegskale is opgebou rondom óf 'n 4-terminale laadsel óf vier 3-terminale lasselle. Wat u moet kry, hang af van die tipe skaal wat u wil maak. Hulle is almal elektries versoenbaar en redelik goedkoop, sodat u later van plan kan verander of meer as een tipe kan kry om mee te eksperimenteer.

Vir kombuis- of posskale met 'n maksimum las van 100 tot 10 kg, kan u 4-terminale vragselle kry wat bestaan uit 'n aluminiumstaaf. Dit word horisontaal gemonteer, aan die een kant ondersteun en die weegplatform aan die ander kant. Dit het 4 rekmeters daaraan geheg. Ek verduidelik volledig hoe dit werk in my wiki -artikel, so ek sal dit nie hier herhaal nie.

Dit is minder geskik vir swaarder vragte, soos badkamerskale, waar die volle gewig van 'n persoon, wat nie noodwendig op die platform gesentreer is nie, beter ondersteun word deur vier laadselle wat die vier hoeke van die platform ondersteun.

Dit is waar vier drie terminale vragselle meer geskik is. Elkeen met 'n gewig van 50 kg is algemeen beskikbaar, wat saam tot 200 kg weeg.

Ander met 'n nog hoër waardering is bedoel om die gewig wat gemeet moet word op te skort volgens die manier waarop bagasie weeg

Stap 2: Wat anders benodig u

Benewens u laaisel of laaiselle, benodig u:

• 'N Arduino. U kan feitlik enige tipe gebruik, maar ek het die Nano gebruik, aangesien dit die ingeboude USB-koppelvlak het en nog steeds slegs 'n paar pond kos.
• 'N HX711 -module. Dit is moontlik saam met u laaisel, maar dit is baie goedkoop as 'n aparte item uit baie bronne.
• Vir prototipering, 'n 400 -punt broodbord, jumperdrade, pen- en sokstroke.

U benodig ook hout, plastiek, skroewe, gom of wat u ook al benodig vir u spesifieke weergawe van die projek.

Stap 3: Voorbereiding van die onderdele

Om die HX711-module op die broodbord te gebruik, soldeer 'n pennestrook van 4 wye aan die koppelvlakpenne (GND, DT, SCK, VCC) van die HX711.

Om die lassel maklik te koppel en los te maak (veral as u met meer as een soort eksperimenteer), soldeer u 'n 6-wye penstrook aan die analoog penne. (U benodig slegs die E+, E-, A- en A+ penne, maar ek het in elk geval 'n 6-wye strook aangebring as ek met die ander twee wil eksperimenteer.)

As u 'n laadsel van 4 drade gebruik, moet u die 4 leidings van die laadsel soldeer tot 'n 4-wye penstrook. Die eerste twee penne is E+ en E- en die ander twee A- en A+. Ek het die soldeerverbindings met PVC -band vasgemaak om dit te beskerm. 'N Merk aan die een kant en 'n ooreenstemmende merk op die penpen beteken dat ek weet hoe om dit aan te sluit, alhoewel ek nie dink dit maak saak nie.

Verskillende laaiselle kleur die drade anders, maar dit is maklik om te bepaal watter een is. Met 'n toetsmeter op 'n weerstandsbereik, meet die weerstand tussen elke paar drade. Daar is 6 moontlike pare van 4 drade, maar u kry slegs 2 verskillende metings. Daar sal 2 pare wees wat 33% meer lees as die ander 4, sê, 1, 000Ω in plaas van 750Ω. Een van die pare is E+ en E- en die ander is A+ en A- (maar dit maak nie saak watter nie).

Sodra u alles aan die werk gekry het, ruil E+ en E- as die weegskaal 'n negatiewe gewig lees as u iets daarop sit. (Of A+ en A- as dit makliker is. Maar nie beide nie!)

Stap 4: Hoe om laadselle met 3 drade te gebruik

As u vier laadselle met drie drade gebruik, moet u dit met 'n stuk strook saamdraai en die E+, E-, A+ en A- verbindings uit die kombinasie neem.

Aangesien u draadkleure anders as myne kan wees, noem ons die drie draadkleure van elke laadsel A, B en C.

Met 'n toetsmeter op 'n weerstandsbereik, meet die weerstand tussen elke paar drade. Daar is 3 moontlike pare, maar u sal slegs 2 verskillende metings meet. Identifiseer die paar wat twee van die ander twee twee keer lees. Noem hierdie paar A en C. Die een wat jy uitgelaat het, is B. (Die weerstand tussen B en óf A óf C is die helfte van die weerstand tussen A en C.)

Eenvoudig gesê, jy moet die 4 laadselle in 'n vierkant bedraad, met die A -draad van elke gekoppel aan die A -draad van sy buurman, en die C -draad aan die C -draad van sy buurman aan die ander kant. Die B-drade van twee laadselle aan weerskante van die vierkant is E+ en E-, en die B-drade van die ander paar is A+ en A-

Stap 5: Bedraad die broodbord

Die bedekking van die broodbord is baie eenvoudig en benodig slegs 4 springers. Die Fritzing -biblioteek het my net 'n effens ander weergawe van die HX711 -module as myne aangebied, maar die bedrading is dieselfde. U kan die diagram volg, of as u 'n ander Arduino gebruik, kan u dit oprig soos in die onderstaande tabel:

Arduino -pen HX711 -pen 3V3 VCC GND GND A0 SCK A1 DT

Stap 6: Montering van die laadselle

Die tipe vragsel van die aluminiumstaaf het twee gate met gare aan elke kant. U kan een paar gebruik om dit op 'n geskikte basis te plaas, met 'n afstandhouer tussenin. Die ander paar wat u op dieselfde manier kan gebruik om weer 'n weegplatform met 'n afstandhouer te monteer. Net vir eksperimentele doeleindes kan u enige stukke afvalhout of plastiek gebruik wat u moet oorhandig, maar vir 'n gepoleerde eindproduk sal u meer sorg moet dra.

Die maklikste manier om die vier 3-draad laaiselle te monteer, is tussen twee stukke spaanplaat. Ek het 'n router gebruik om vier vlak inkepings in die basis te maak om die vier selle positief te vind. In my geval het die inkepings 'n effens dieper sentrale put nodig, sodat twee klinknaels aan die onderkant nie op die basis rus nie.

Ek het 'n smeltlijmpistool gebruik om die vragselle op die basis vas te hou en ook die strookbord in die middel aan die basis vas te maak. Ek druk toe die weegplatform hard daarop vas sodat die puisies aan die bokant van die laadselle effense inkepings maak. Ek het dit verdiep met die router en gekyk of dit nog steeds goed pas by die laadselle. Daarna het ek smeltgom op en om elke inkeping aangebring en die weegplatform vinnig op die laaiselle gedruk voordat die gom verhard het.

Stap 7: Programmering van die Arduino

Ek neem aan dat u die Arduino IDE op u rekenaar geïnstalleer het en weet hoe u dit moet gebruik. Indien nie, kyk dan na een van die vele Arduino -tutoriale - dit is nie my doel hier nie.

Kies Sketch - Include Library - Manage Libraries in die drop -down menu's van IDE …

Tik hx711 in die soekkassie. Dit moet HX711-master vind. Klik op Installeer.

Laai die aangehegte lêer HX711.ino voorbeeldskets af. Open die lêer wat u pas afgelaai het, in die keuselys IDE-lêer. Die IDE sal sê dat dit in 'n gids moet wees - laat dit toe om dit in een te plaas.

Stel die skets op en laai dit op, en klik dan op die seriële monitor in die IDE.

Hieronder is 'n voorbeeld van uitvoer. In die initialiseringsfase vertoon dit gemiddeld 20 rou lesings van die HX711 en stel dan die tarra (dws die nulpunt) in. Hierna gee dit 'n enkele rou lesing, gemiddeld 20 en gemiddeld 5 minder as die tarra. Ten slotte, gemiddeld 5 minder die tarra en gedeel deur die skaalfaktor om 'n geykte lesing in gram te gee.

Vir elke lesing gee dit die geykte gemiddelde van 20 en die standaardafwyking. Die standaardafwyking is die woede van waardes waarbinne 68% van alle metings na verwagting sal lê. 95% sal binne twee keer hierdie omvang lê en 99,7% binne drie maal die omvang. Dit is dus nuttig as 'n maatstaf vir die omvang van willekeurige foute in die resultaat.

In hierdie voorbeeld het ek na die eerste lesing 'n nuwe pond muntstuk op die platform geplaas, wat 8,75g moet weeg.

HX711 Demo Initialiseer die skaal Raw ave (20): 1400260 Na die opstel van die skaal: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tarra: 27,00 Calibrated ave (5): 0.0 Lesings: Gemiddeld, Std Dev van 20 lesings: -0.001 0.027 Tyd geneem: 1.850 Sekondes gemiddelde, Std -afwyking van 20 lesings: 5.794 7.862 Tydsduur: 1.848 Sekondes gemiddelde, Std afwyking van 20 lesings: 8.766 0.022 Tyd geneem: 1.848 Sekondes gemiddelde, Std afwyking van 20 lesings: 8.751 0.034 Tyd geneem: 1.849 Sekonde gemiddelde, Std -afwyking van 20 lesings: 8.746 0.026 Tyd geneem: 1.848 Sekondes

Stap 8: Kalibrasie

Die Arduino-skets in die vorige stap bevat twee kalibrasiewaardes (of skaalfaktore) wat verband hou met my 1kg en my stel van vier 50kg 3-draads laadselle. Dit is op reëls 19 en 20. U moet u eie kalibrasie uitvoer, begin met enige willekeurige kalibrasiewaarde, soos 1 (op reël 21).

Ek het geen standaardgewigte gehad nie, so vir die 1 kg -laaisel het ek 'n nuwe £ 1 -muntstuk gebruik, wat 8,75g weeg. Ideaal gesproke moet u iets gebruik wat minstens 'n tiende van die maksimum weegskaal weeg.

Soek iets - enigiets - met 'n redelik geskikte gewig. Bring dit na u plaaslike poskantoor, maak asof u dit moet plaas en plaas dit op die weegskaal en let deeglik op die gewig. Of u kan dit na 'n handelaar neem, soos 'n vriendelike plaaslike groenteboer. Elke betroubare handelaar moet sy skaal gereeld laat kalibreer om aan handelsstandaarde te voldoen.

U het nou 'n voorwerp met 'n bekende gewig. Plaas dit op u weegskaal en let op die lesing. Vermenigvuldig u huidige skaalfaktor met die lesing wat u gekry het en deel die resultaat met wat die lesing moes gewees het, hetsy in gram, kilogram, pond, mikro-olifante of watter eenhede u ook al kies. Die resultaat is u nuwe skaalfaktor. Probeer u gewig weer, en herhaal indien nodig die proses.