Hur man bygger Arduino -vågar: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Vid Restart -projektet i London håller vi reparationsevenemang där allmänheten uppmanas att ta med alla möjliga elektriska och elektroniska föremål för reparation för att rädda dem från deponi. För några månader sedan (vid ett evenemang som jag faktiskt inte deltog i) tog någon in några defekta köksvågar som ingen kunde fixa.

Jag har aldrig sett inuti några digitala vägningsvågar och inte vetat hur de fungerar. Jag tog det som en utmaning att undersöka dem och bygga två egna versioner.

Om du vill bygga dina egna vägningsvågar eller införliva en vägningsfunktion i ett större projekt, kan du använda den här instruktionsboken som grund, oavsett dina krav, från att väga fraktioner av ett gram upp till många kilo.

Därför kommer jag att koncentrera mig på elektroniken, mjukvaran och de underliggande principerna. Hur du förverkligar ditt eget projekt är helt upp till dig.

Jag kommer också att visa dig hur du kalibrerar dem, även om du inte har några standardvikter.

Efter att ha gjort min undersökning och validerat den genom att bygga mina egna vågar, skrev jag upp principerna för vägning av vågar, inklusive allt jag kunde dra om felsökning, i Restart Project Wiki. Gå och titta!

Steg 1: Välja dina lastceller

Alla digitala vägningsvågar är byggda kring antingen en 4-terminal lastcell eller fyra 3-terminala lastceller. Vilken du ska få beror på vilken typ av våg du vill göra. De är alla elektriskt kompatibla och ganska billiga så att du kan ändra dig senare eller få mer än en typ att experimentera med.

För köks- eller postvågar med en maximal belastning i intervallet 100g till 10kg kan du få 4-terminala lastceller bestående av en aluminiumstång. Denna monteras horisontellt, stöds i ena änden och stöder vägningsplattformen i den andra. Den har 4 töjningsmätare fästa vid den. Jag förklarar fullständigt hur det fungerar i min wiki -artikel så jag ska inte upprepa det här.

Dessa är mindre lämpliga för tyngre laster som badrumsvågar, där en persons fulla vikt, inte nödvändigtvis centrerad på plattformen, stöds bättre av fyra lastceller som stöder plattformens fyra hörn.

Det är här fyra tre terminala lastceller är mer lämpliga. De som är 50 kg vardera är allmänt tillgängliga, vilka tillsammans väger upp till 200 kg.

Andra med ännu högre betyg är avsedda att avbryta vikten som ska mätas efter bagagevågens sätt

Steg 2: Vad mer du behöver

Förutom din lastcell eller lastceller behöver du:

• En Arduino. Du kan använda nästan vilken typ du vill, men jag använde Nano eftersom den har inbyggt USB-gränssnitt och kostar fortfarande bara några få kilo.
• En HX711 -modul. Detta kan komma med i din lastcell men är tillgängligt mycket billigt som en separat artikel från många källor.
• För prototyper, en 400 -punkts brödbräda, bygelkablar, stift- och hylsor.

Du behöver också trä, plast, skruvar, lim eller vad du än behöver för just din version av projektet.

Steg 3: Förbereda delarna

För att använda HX711-modulen på brödbrädet, löd en 4-bred pinstrip till gränssnittsstiften (GND, DT, SCK, VCC) på HX711.

För enkel anslutning och frånkoppling av lastcellen (särskilt om du experimenterar med mer än en sortering) löd en 6-bred stifthylsa till de analoga stiften. (Du behöver bara E+, E-, A- och A+ stiften men jag monterade en 6-bred remsa ändå om jag ville experimentera med de andra två.)

Om du använder en fyrtrådig lastcell måste du sedan löda de fyra ledningarna från lastcellen till en 4-bred stiftremsa. De två första stiften kommer att vara E+ och E- och de andra två A- och A+. Jag tejpade över lödfogarna med PVC -tejp för att skydda dem. Ett märke i ena änden och ett motsvarande märke på stiftuttaget betyder att jag vet vilken väg jag ska ansluta det, men jag tror inte att det spelar någon roll.

Olika lastceller färgkodar trådarna annorlunda, men det är lätt att avgöra vilken som är vilken. Med en testmätare på ett motståndsintervall mäter du motståndet mellan varje par trådar. Det finns 6 möjliga par om 4 trådar men du får bara 2 olika avläsningar. Det kommer att finnas 2 par som läser 33% mer än de andra 4, säg, 1, 000Ω istället för 750Ω. Ett av dessa par är E+ och E- och det andra är A+ och A- (men det spelar ingen roll vilket).

När du får allt att fungera, om vågen läser en negativ vikt när du lägger något på det, byt E+ och E-. (Eller A+ och A- om det är lättare. Men inte båda!)

Steg 4: Hur man använder 3-trådars laddceller

Om du använder fyra 3-trådars lastceller måste du koppla ihop dem till oss med en kartongbit och ta E+, E-, A+ och A- anslutningarna från kombinationen.

Eftersom dina trådfärger kan skilja sig från mina, låt oss kalla de 3 trådfärgerna för varje lastcell A, B och C.

Med en testmätare på ett motståndsintervall mäter du motståndet mellan varje par trådar. Det finns 3 möjliga par, men du mäter bara 2 olika avläsningar. Identifiera paret som läser två gånger någon av de andra två. Kalla detta par A och C. Den du utelämnade är B. (Motståndet mellan B och antingen A eller C är hälften av motståndet mellan A och C.)

Enkelt uttryckt måste du leda de fyra lastcellerna i en kvadrat, med A -kabeln för varje ansluten till A -ledningen till sin granne och C -kabeln till C -ledningen till sin granne på andra sidan. B-trådarna i två lastceller på motsatta sidor av torget är E+ och E-, och B-trådarna i det andra paret är A+ och A-

Steg 5: Anslutning av brödbrädan

Anslutning av brödbrädan är mycket enkel, behöver bara 4 hoppare. Fritzing -biblioteket erbjöd mig bara en något annorlunda version av HX711 -modulen från min men ledningarna är desamma. Du kan följa diagrammet, eller om du använder en annan Arduino, koppla upp den som i tabellen nedan:

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

Steg 6: Montering av lastceller

Aluminiumstångstypen av lastcell har två gängade hål i varje ände. Du kan använda ett par för att montera det på en lämplig bas med en distans mellan. Det andra paret kan du använda på samma sätt för att montera en vägningsplattform igen med en distans. Bara för experimentella ändamål kan du använda oavsett bitar av träskrot eller plast du har till hands, men för en polerad slutprodukt vill du vara mer försiktig.

Det enklaste sättet att montera de fyra 3-trådiga lastcellerna är mellan två spånskivor. Jag använde en router för att göra 4 grunda fördjupningar i basen för att positivt hitta de fyra cellerna. I mitt fall behövde fördjupningarna en lite djupare central brunn så att två nitar på botten inte vilade på basen.

Jag använde en smältlimspistol för att hålla lastcellerna på plats på basen och för att fixera bandplattan på basen i mitten. Jag tryckte sedan ner vägningsplattformen hårt mot dem så att finnarna på lastcellernas toppar gjorde små fördjupningar. Jag fördjupade dessa med routern och kollade att de fortfarande var i linje med lastcellerna. Jag satte sedan smältlim på och runt varje fördjupning och pressade snabbt vägningsplattformen på lastcellerna innan limmet härdades.

Steg 7: Programmering av Arduino

Jag antar att du har Arduino IDE installerat på din dator och vet hur du använder den. Om inte, kolla in en av de många Arduino -handledningarna - det är inte mitt syfte här.

I IDE -listrutorna väljer du Sketch - Include Library - Manage Libraries …

Skriv hx711 i sökrutan. Det bör hitta HX711-master. Klicka på Installera.

Ladda ner den bifogade filen HX711.ino exempelskiss. Öppna filen du just laddade ner från rullgardinsmenyn IDE File. IDE säger att den måste finnas i en mapp - låt den lägga den i en.

Kompilera och ladda upp skissen, klicka sedan på den seriella bildskärmen i IDE.

Nedan följer några exempel på utdata. I initialiseringsfasen visar den i genomsnitt 20 råavläsningar från HX711 och ställer sedan in taran (dvs. nollpunkten). Efter detta ger det en enda råavläsning, i genomsnitt 20 och i genomsnitt 5 mindre taran. Slutligen, i genomsnitt 5 mindre taran och dividerat med skalfaktorn för att ge en kalibrerad avläsning i gram.

För varje avläsning ger det kalibrerat genomsnitt på 20 och standardavvikelsen. Standardavvikelsen är den ilska av värden inom vilka 68% av alla mätningar förväntas ligga. 95% ligger inom två gånger detta intervall och 99,7% inom tre gånger intervallet. Det är därför användbart som ett mått på intervallet av slumpmässiga fel i resultatet.

I det här exemplet placerade jag efter den första behandlingen ett nytt pundmynt på plattformen, som borde väga 8,75 g.

HX711 DemoInitialisera skalan Raw ave (20): 1400260 Efter att ha ställt in skalan: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tara: 27.00 Kalibrerad ave (5): 0.0 Avläsningar: Medel, Std Dev of 20 avläsningar: -0,001 0,027 Tidsåtgång: 1,850 Sek medelvärde, Std Dev för 20 avläsningar: 5,794 7,862 Tid: 1,848 Sek medelvärde, Std Dev för 20 avläsningar: 8,766 0,022 Tid: 1,848 Sek medelvärde, Std Dev för 20 avläsningar: 8,751 0,034 Tid: 1,849 Sek Medelvärde, Std Dev av 20 avläsningar: 8,746 0,026 Tid: 1,848 Sek

Steg 8: Kalibrering

Arduino-skissen i föregående steg innehåller två kalibreringsvärden (eller skalfaktorer) relaterade till min 1 kg och min uppsättning med fyra 50 kg 3-trådiga lastceller. Dessa finns på rad 19 och 20. Du kommer att behöva utföra din egen kalibrering med början på godtyckligt kalibreringsvärde som 1 (på rad 21).

Jag hade inga standardvikter, så för 1 kg lastcell använde jag ett nytt £ 1 -mynt, som väger 8,75 g. Helst bör du använda något som väger minst en tiondel av vågen.

Hitta något - vad som helst - av en ungefärligt passande vikt. Ta ner det till ditt lokala postkontor, låtsas att du behöver posta det och lägg det på vågen där och notera vikten noggrant. Eller så kan du ta det till en handlare som en vänlig lokal grönsakshandlare. Varje välrenommerad näringsidkare bör kalibreras regelbundet för att följa handelsstandarder.

Du har nu ett föremål med känd vikt. Placera den på din våg och notera läsningen. Multiplicera din nuvarande skalfaktor med avläsningen du fick och dividera resultatet med vad avläsningen borde ha varit, oavsett om det är i gram, kilo, pund, mikro-elefanter eller vilken enhet du väljer. Resultatet är din nya skalfaktor. Prova din vikt igen, och upprepa processen om det behövs.