Cum să construiți cântare de cântărire Arduino: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

La Restart Project din Londra organizăm evenimente de reparații în care membrii publicului sunt invitați să aducă tot felul de articole electrice și electronice pentru reparații, pentru a le salva de la depozitul de deșeuri. Acum câteva luni (la un eveniment la care nu am participat de fapt) cineva a adus niște cântare de cântărire defecte pe care nimeni nu le-a putut repara.

Nu am văzut niciodată în interiorul vreunui cântar digital și nu știam cum funcționează, am luat ca o provocare să le cercetez, în acest proces, construind două versiuni ale mele.

Dacă doriți să vă construiți propriile cântare de cântărire sau să încorporați o funcție de cântărire într-un proiect mai larg, puteți utiliza acest instructabil ca bază, indiferent de cerințele dvs., de la cântărirea fracțiilor de gram până la multe kilograme.

Prin urmare, mă voi concentra pe electronică, software și principiile care stau la baza. Cum îți dai seama că propriul tău proiect depinde complet de tine.

De asemenea, vă voi arăta cum să le calibrați, chiar dacă nu aveți greutăți standard.

După ce mi-am făcut cercetarea și am validat-o construindu-mi propriile cântare, am scris principiile cântarelor, inclusiv orice am putut deduce despre depistarea defecțiunilor, în Wiki Project Restart. Du-te și aruncă o privire!

Pasul 1: Alegerea celulelor de încărcare

Toate cântarele de cântărire digitale sunt construite în jurul unei celule de încărcare cu 4 terminale sau a patru celule de încărcare cu 3 terminale. Ce să obțineți depinde de ce fel de scări doriți să faceți. Toate sunt compatibile electric și destul de ieftine, astfel încât să vă puteți răzgândi mai târziu sau să obțineți mai multe tipuri cu care să experimentați.

Pentru cântare de bucătărie sau poștale cu o sarcină maximă cuprinsă între 100 g și 10 kg, puteți obține celule de sarcină cu 4 terminale constând dintr-o bară de aluminiu. Acesta este montat orizontal, susținut la un capăt și susținând platforma de cântărire la celălalt. Are 4 tensometre atașate la acesta. Vă explic pe deplin cum funcționează în articolul meu wiki, astfel încât să nu îl repet aici.

Acestea sunt mai puțin potrivite pentru sarcini mai grele, cum ar fi cântare de baie, unde greutatea totală a unei persoane, nu neapărat centrată pe platformă, este mai bine susținută de 4 celule de încărcare care susțin cele 4 colțuri ale platformei.

Aici sunt mai potrivite patru celule de sarcină cu 3 terminale. Sunt disponibile pe scară largă cele de 50 kg fiecare, care împreună vor cântări până la 200 kg.

Altele cu calificative chiar mai mari sunt concepute pentru a suspenda greutatea care trebuie măsurată după moda cântarelor de bagaje

Pasul 2: Ce altceva ai nevoie

În plus față de celula de încărcare sau celulele de încărcare, veți avea nevoie de:

• Un Arduino. Puteți utiliza practic orice tip doriți, dar eu am folosit Nano deoarece are interfața USB încorporată și totuși costă doar câteva lire sterline.
• Un modul HX711. Acest lucru poate veni la pachet cu celula dvs. de încărcare, dar este disponibil foarte ieftin ca articol separat de multe surse.
• Pentru prototipare, o placă de prindere de 400 de puncte, cabluri jumper, știfturi și benzi de soclu.

De asemenea, veți avea nevoie de lemn, plastic, șuruburi, lipici sau orice altceva aveți nevoie pentru versiunea dvs. particulară a proiectului.

Pasul 3: Pregătirea pieselor

Pentru a utiliza modulul HX711 de pe panou, lipiți o bandă de 4 lățimi pe pinii de interfață (GND, DT, SCK, VCC) ai HX711.

Pentru conectarea și deconectarea ușoară a celulei de încărcare (mai ales dacă experimentați mai multe tipuri), lipiți o bandă de priză cu 6 lățimi pe pinii analogici. (Aveți nevoie doar de pinii E +, E-, A- și A +, dar oricum am montat o bandă de 6 lățimi în caz că aș vrea să experimentez cu ceilalți doi.)

Dacă utilizați o celulă de încărcare cu 4 fire, va trebui să lipiți cele 4 conductoare de la celula de încărcare pe o bandă cu pini de 4 lățimi. Primii doi pini vor fi E + și E- și ceilalți doi A- și A +. Am lipit îmbinările de lipit cu bandă din PVC pentru a le proteja. Un semn pe un capăt și un semn corespunzător pe mufa pinului înseamnă că știu în ce direcție să-l conectez, deși nu cred că contează.

Culoarea diferită a celulelor de încărcare codifică firele în mod diferit, dar este ușor de spus care este care. Cu un testmetru pe o gamă de rezistență, măsurați rezistența dintre fiecare pereche de fire. Există 6 perechi posibile de 4 fire, dar veți obține doar 2 citiri diferite. Vor fi 2 perechi care citesc cu 33% mai mult decât celelalte 4, să zicem, 1 000Ω în loc de 750Ω. Una dintre aceste perechi este E + și E-, iar cealaltă este A + și A- (dar nu contează care).

Odată ce totul funcționează, dacă cântarul citește o greutate negativă atunci când puneți ceva pe el, schimbați E + și E-. (Sau A + și A- dacă este mai ușor. Dar nu și ambele!)

Pasul 4: Cum se utilizează celule de încărcare cu 3 fire

Dacă utilizați patru celule de încărcare cu 3 fire, va trebui să le conectați împreună cu o bucată de bord și să luați conexiunile E +, E-, A + și A- din combinație.

Deoarece culorile firelor dvs. pot fi diferite de ale mele, să numim cele 3 culori ale firelor pentru fiecare celulă de încărcare A, B și C.

Cu un testmetru pe o gamă de rezistență, măsurați rezistența dintre fiecare pereche de fire. Există 3 perechi posibile, dar veți măsura doar 2 citiri diferite. Identificați perechea care citește de două ori oricare dintre celelalte două. Numiți această pereche A și C. Cea pe care ați lăsat-o afară este B. (Rezistența dintre B și A sau C este jumătate din rezistența dintre A și C.)

Simplu spus, trebuie să conectați cele 4 celule de încărcare într-un pătrat, cu firul A al fiecăruia conectat la firul A al vecinului său și firul C la firul C al vecinului său de pe cealaltă parte. Firele B ale două celule de încărcare de pe laturile opuse ale pătratului sunt E + și E-, iar firele B ale celeilalte perechi sunt A + și A-

Pasul 5: Cablarea panoului de calcul

Cablarea panoului este foarte simplă, având nevoie doar de 4 jumperi. Biblioteca Fritzing mi-a oferit doar o versiune ușor diferită a modulului HX711 față de a mea, dar cablajul este același. Puteți urmări diagrama sau, dacă utilizați un alt Arduino, conectați-l ca în tabelul de mai jos:

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

Pasul 6: Montarea celulelor de încărcare

Celula de sarcină tip bară de aluminiu are două găuri filetate la fiecare capăt. Puteți utiliza o pereche pentru a o monta pe o bază adecvată, cu un distanțier între ele. Cealaltă pereche o puteți utiliza în același mod pentru a monta o platformă de cântărire, din nou, cu un distanțier. Doar în scopuri experimentale puteți utiliza orice bucăți de resturi de lemn sau plastic pe care le aveți la îndemână, dar pentru un produs final lustruit veți dori să aveți mai multă grijă.

Cel mai simplu mod de a monta cele patru celule de încărcare cu 3 fire este între două bucăți de PAL. Am folosit un router pentru a face 4 indentări superficiale în bază, astfel încât să localizez pozitiv cele patru celule. În cazul meu, crestăturile aveau nevoie de un puț central puțin mai adânc, astfel încât doi nituri de pe fund să nu se așeze pe bază.

Am folosit un pistol de lipit la cald pentru a ține celulele de încărcare în poziție pe bază și, de asemenea, pentru a fixa panoul de bord pe baza din mijloc. Apoi am apăsat puternic platforma de cântărire pe ele, astfel încât coșurile de pe vârfurile celulelor de încărcare să facă ușoare indentări. Le-am aprofundat cu routerul și am verificat dacă sunt încă aliniate frumos cu celulele de încărcare. Am pus apoi adeziv topit la cald și în jurul fiecărei indentări și am apăsat rapid platforma de cântărire pe celulele de încărcare înainte ca adezivul să se întărească.

Pasul 7: Programarea Arduino

Presupun că aveți Arduino IDE instalat pe computer și știți cum să îl utilizați. Dacă nu, verificați unul dintre numeroasele tutoriale Arduino - acesta nu este scopul meu aici.

Din meniurile derulante IDE, selectați Schiță - Includeți bibliotecă - Gestionați bibliotecile …

Tastați hx711 în caseta de căutare. Ar trebui să găsească HX711-master. Faceți clic pe Instalare.

Descărcați fișierul atașat HX711.ino schiță de exemplu. Din meniul derulant Fișier IDE, deschideți fișierul pe care tocmai l-ați descărcat. IDE va spune că trebuie să se afle într-un folder - permiteți-i să-l introducă într-un singur.

Compilați și încărcați schița, apoi faceți clic pe monitorul serial din IDE.

Mai jos este un exemplu de ieșire. În faza de inițializare afișează o medie de 20 de citiri brute de pe HX711, apoi setează tara (adică punctul zero). După aceasta oferă o singură lectură brută, o medie de 20 și o medie de 5 mai mică tara. În cele din urmă, în medie cu 5 mai puțin tara și împărțit la factorul de scală pentru a da o citire calibrată în grame.

Pentru fiecare citire, aceasta indică media calibrată de 20 și deviația standard. Abaterea standard este furia valorilor în care se așteaptă 68% din toate măsurătorile. 95% se situează în intervalul de două ori mai mare și 99,7% în intervalul de trei ori mai mare decât acesta. Prin urmare, este util ca o măsură a intervalului de erori aleatorii din rezultat.

În acest exemplu, după prima lectură am așezat o nouă monedă de lire sterline pe platformă, care ar trebui să cântărească 8,75 g.

HX711 Demo Inițializarea scalei Raw ave (20): 1400260 După configurarea scalei: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tare: 27,00 Calibrate ave (5): 0,0 Citiri: Medie, Std Dev 20 de lecturi: -0,001 0,027 Durată: 1,850 Secunde medie, Dev standard de 20 de lecturi: 5,794 7,862 Durată: 1,848 Secunde medie, Dev standard de 20 de lecturi: 8,766 0,022 Durată: 1,848 Secunde medie, Dev standard de 20 de lecturi: 8,751 0,034 Timpul luat: 1,849 secunde Media, dev. Standard de 20 de citiri: 8,746 0,026 Timpul luat: 1,848 sec.

Pasul 8: Calibrare

Schița Arduino din pasul anterior conține două valori de calibrare (sau factori de scară) referitoare la 1 kg și setul meu de patru celule de încărcare cu 3 fire de 50 kg. Acestea sunt pe liniile 19 și 20. Va trebui să efectuați propria calibrare, începând cu orice valoare de calibrare arbitrară, cum ar fi 1 (pe linia 21).

Nu aveam greutăți standard, așa că pentru celula de încărcare de 1 kg am folosit o monedă nouă de 1 GBP, care cântărește 8,75 g. În mod ideal, ar trebui să utilizați ceva care cântărește cel puțin o zecime din cantitatea maximă.

Găsiți ceva - orice - cu o greutate aproximativ adecvată. Duceți-l la oficiul poștal local, prefaceți-vă că trebuie să-l postați și puneți-l pe cântar acolo și notați cu atenție greutatea. Sau ați putea să-l duceți la un comerciant, cum ar fi un vânzător local prietenos. Orice comerciant de renume ar trebui să aibă calibrate regulat pentru a se conforma standardelor de tranzacționare.

Acum aveți un obiect de greutate cunoscută. Așezați-l pe cântare și notați citirea. Înmulțiți-vă factorul de scară curent cu citirea obținută și împărțiți rezultatul la ceea ce ar fi trebuit să fie citirea, fie în grame, kilograme, kilograme, micro-elefanți sau orice alte unități pe care le alegeți. Rezultatul este noul dvs. factor de scară. Încercați din nou greutatea dvs. și, dacă este necesar, repetați procesul.