Kako sestaviti tehtnice Arduino: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

V projektu Restart Project v Londonu prirejamo popravila, na katerih je javnost povabljena, da v popravilo prinese vse vrste električnih in elektronskih naprav, da jih reši z odlagališča. Pred nekaj meseci (na dogodek, ki se ga pravzaprav nisem udeležil) je nekdo prinesel neko okvarjeno kuhinjsko tehtnico, ki je nihče ni mogel popraviti.

Nikoli nisem videl nobene digitalne tehtnice in nisem vedel, kako delujejo, zato sem jih vzel kot izziv, da sem jih med tem raziskal in zgradil dve svoji različici.

Če želite izdelati lastne tehtnice ali vključiti tehtalno funkcijo v širši projekt, lahko uporabite to navodilo za osnovo, ne glede na vaše zahteve, od tehtanja delcev grama do mnogih kilogramov.

Zato se bom osredotočil na elektroniko, programsko opremo in temeljna načela. Kako boste uresničili svoj projekt, je v celoti vaša odločitev.

Pokazal vam bom tudi, kako jih umeriti, tudi če nimate standardnih uteži.

Ko sem opravil raziskavo in jo potrdil z izdelavo lastnih tehtnic, sem zapisal načela tehtanja tehtnic, vključno s tem, kar bi lahko ugotovil o odkrivanju napak, v Wiki za ponovni zagon projekta. Pojdi pogledat!

1. korak: Izbira merilnih celic

Vse digitalne tehtnice so zgrajene okoli 4-terminalne merilne celice ali štirih 3-terminalnih merilnih celic. Kaj boste dobili, je odvisno od tega, kakšno tehtnico želite narediti. Vsi so električno združljivi in dokaj poceni, zato si lahko pozneje premislite ali pa poskusite z več vrstami.

Za kuhinjske ali poštne tehtnice z največjo obremenitvijo v razponu od 100 g do 10 kg lahko dobite 4-terminalne merilne celice, sestavljene iz aluminijaste palice. Ta je nameščen vodoravno, na enem koncu podprt, na drugem pa podpira tehtalno ploščad. Na njem so pritrjeni 4 merilniki napetosti. V mojem wiki članku sem v celoti razložil, kako to deluje, zato tega ne bom ponavljal tukaj.

Te so manj primerne za večje obremenitve, kot so kopalniške tehtnice, kjer polno težo osebe, ki ni nujno centrirana na ploščadi, bolje podpirajo 4 merilne celice, ki podpirajo 4 vogale ploščadi.

Tu so primernejše štiri 3 terminalne merilne celice. Na splošno so na voljo tisti, ki tehtajo 50 kg, skupaj pa tehtajo do 200 kg.

Druge s še višjimi ocenami so zasnovane tako, da prekinejo težo, ki jo je treba izmeriti po modi tehtnic za prtljago

2. korak: Kaj še potrebujete

Poleg merilne celice ali merilne celice boste potrebovali:

• Arduino. Uporabite lahko skoraj katero koli vrsto, vendar sem uporabil Nano, saj ima vgrajen vmesnik USB in še vedno stane le nekaj funtov.
• Modul HX711. To je lahko v kompletu z vašo merilno celico, vendar je na voljo zelo poceni kot ločen izdelek iz številnih virov.
• Za izdelavo prototipov 400 -točkovna plošča, mostički, zatiči in vtičnice.

Potrebovali boste tudi les, plastiko, vijake, lepilo ali karkoli, kar potrebujete za vašo različico projekta.

3. korak: Priprava delov

Če želite uporabiti modul HX711 na plošči, spajkajte 4-široki pinstri na vmesniške nožice (GND, DT, SCK, VCC) HX711.

Za enostavno priključitev in odklop merilne celice (še posebej, če eksperimentirate z več vrstami) spajkajte 6-široki vtični trak na analogne zatiče. (Potrebujete samo zatiče E+, E-, A- in A+, vendar sem vseeno namestil trak širine 6, če sem hotel eksperimentirati z drugimi dvema.)

Če uporabljate 4-žično merilno celico, boste morali 4 žice spajkati iz merilne celice na 4-široki zatič. Prva dva zatiča bosta E+ in E-, druga dva A- in A+. Spajkalne spoje sem zalepil s PVC trakom, da jih zaščitim. Oznaka na enem koncu in ustrezna oznaka na vtičnici pomeni, da vem, v katero smer jo priključiti, čeprav se mi to ne zdi pomembno.

Različne barvne celice merilnih celic različno označujejo žice, vendar je enostavno ugotoviti, katera je katera. S preskusnim merilnikom na območju upornosti izmerite upor med vsakim parom žic. Obstaja 6 možnih parov po 4 žice, vendar boste dobili le 2 različni odčitki. Na voljo bosta 2 para, ki bereta 33% več od ostalih 4, recimo, 1 000 Ω namesto 750 Ω. Eden od teh parov sta E+ in E-, drugi pa A+ in A- (vendar ni pomembno, kateri).

Ko vse deluje, če tehtnica odčita negativno težo, ko nanjo nekaj položite, zamenjajte E+ in E-. (Ali A+ in A-, če je lažje. Ampak ne oboje!)

4. korak: Kako uporabljati 3-žilne obremenitvene celice

Če uporabljate štiri 3-žične merilne celice, jih boste morali povezati skupaj s kosom traku in iz kombinacije vzeti priključke E+, E-, A+ in A-.

Ker se lahko vaše barve žic razlikujejo od mojih, pokličimo 3 barve žic vsake merilne celice A, B in C.

S preskusnim merilnikom na območju upornosti izmerite upor med vsakim parom žic. Obstajajo 3 možna para, merili pa boste le 2 različni vrednosti. Ugotovite par, ki dvakrat bere enega od drugih dveh. Pokliči ta par A in C. Tistega, ki si ga izpustil, je B. (Odpor med B in A ali C je polovica upora med A in C.)

Preprosto povedano, 4 merilne celice morate povezati v kvadrat, pri čemer je žica A vsake priključena na žico A svojega soseda, žica C pa na žico C soseda na drugi strani. Žice B dveh merilnih celic na nasprotnih straneh kvadrata sta E+ in E-, žice B drugega para pa A+ in A-

5. korak: Ožičenje ploščice

Ožičenje plošče je zelo preprosto, potrebujete le 4 mostičke. Knjižnica Fritzing mi je ponudila le nekoliko drugačno različico modula HX711 od moje, vendar je ožičenje enako. Lahko sledite diagramu ali če uporabljate drug Arduino, ga povežite, kot je v spodnji tabeli:

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

Korak 6: Montaža merilnih celic

Merilna celica iz aluminijaste palice ima na vsakem koncu dve navojni luknji. Z enim parom ga lahko pritrdite na primerno podlago z vmesnikom. Drugi par lahko na enak način uporabite za namestitev tehtalne ploščadi, spet z distančnikom. Samo za poskusne namene lahko uporabite kakršne koli kose odpadnega lesa ali plastike, ki jih imate pri roki, vendar boste za polirani končni izdelek želeli bolj paziti.

Štiri 3-žične merilne celice najlažje namestite med dva kosa iverne plošče. Z usmerjevalnikom sem naredil 4 plitke vdolbine v podnožju, da sem pozitivno poiskal štiri celice. V mojem primeru so vdolbine potrebovale nekoliko globlji osrednji vodnjak, tako da dve zakovice na dnu nista ležali na dnu.

S pištolo za vroče talino sem lepilne celice pritrdil na podlago in pritrdil trak na podlago na sredini. Nato sem tehtalno ploščad močno pritisnil nanje, tako da so mozolji na vrhovih merilnih celic naredili rahle vdolbine. Te sem poglobil z usmerjevalnikom in preveril, ali so še vedno lepo poravnani z merilnimi celicami. Nato sem na vsako vdolbino in okoli nje položil vroče talino in hitro pritisnil tehtalno ploščad na merilne celice, preden se je lepilo strdilo.

7. korak: Programiranje Arduina

Predvidevam, da imate v računalniku nameščen Arduino IDE in veste, kako ga uporabljati. Če ne, si oglejte eno od številnih vadnic Arduino - to ni moj namen tukaj.

V spustnem meniju IDE izberite Skica - Vključi knjižnico - Upravljanje knjižnic …

V iskalno polje vnesite hx711. Moral bi najti HX711-master. Kliknite Namesti.

Prenesite priloženo datoteko primer skice HX711.ino. V spustnem meniju Datoteka IDE odprite datoteko, ki ste jo pravkar prenesli. IDE bo rekel, da mora biti v mapi - dovolite, da jo vstavi v eno.

Sestavite in naložite skico, nato kliknite serijski monitor v IDE.

Spodaj je nekaj primerov izhoda. V fazi inicializacije prikaže povprečno 20 surovih odčitkov iz HX711, nato nastavi taro (tj. Ničelno točko). Po tem daje en sam surov odčitek, povprečno 20 in povprečno 5 manj tare. Nazadnje, povprečno 5 manj tare in deljeno s faktorjem lestvice, da se umerjeno odčita v gramih.

Za vsako odčitavanje poda umerjeno povprečje 20 in standardni odklon. Standardni odklon je niz vrednosti, v katerem naj bi bilo 68% vseh meritev. 95% bo v dvakratnem obsegu in 99,7% v trikratnem razponu, zato je uporabno kot merilo obsega naključnih napak v rezultatu.

V tem primeru sem po prvem branju na ploščad postavil nov funt kovanec, ki naj bi tehtal 8,75 g.

HX711 Demo Inicializacija lestvice Raw ave (20): 1400260 Po nastavitvi lestvice: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tara: 27,00 Umerjena ave (5): 0,0 Odčitki: Povprečje, Std Dev od 20 odčitkov: -0,001 0,027 Čas: 1.850 sekund Povprečje, Std Dev od 20 odčitkov: 5.794 7.862 Poraba: 1.848 Seksov Povprečje, Std Razvoj 20 odčitkov: 8.766 0.022 Poraba časa: 1.848 Povprečje sekund, Std Dev od 20 odčitkov: 8.751 0,034 Čas: 1.849 sekund Povprečno, Std Dev 20 odčitkov: 8.746 0.026 Čas: 1.848 sekund

8. korak: Umerjanje

Skica Arduino v prejšnjem koraku vsebuje dve umeritveni vrednosti (ali faktorje merjenja), ki se nanašata na mojo 1 kg in na moj sklop štirih 50-kilogramskih 3-žilnih merilnih celic. To sta v vrsticah 19 in 20. Kalibracijo boste morali izvesti sami, začenši s poljubno poljubno vrednostjo umerjanja, na primer 1 (v vrstici 21).

Nisem imel nobenih standardnih uteži, zato sem za obremenitveno celico za 1 kg uporabil nov kovanec za 1 funt, ki tehta 8,75 g. V idealnem primeru bi morali uporabiti nekaj, kar tehta vsaj desetino največje vrednosti tehtnice.

Poiščite nekaj - karkoli - približno primerne teže. Odnesite ga na lokalno pošto, pretvarjajte se, da ga morate objaviti, in ga položite na tehtnico ter si natančno zabeležite težo. Ali pa ga lahko odnesete trgovcu, kot je prijazen lokalni zelenjavec. Vsak ugleden trgovec bi moral tehtnice redno umerjati v skladu s standardi trgovanja.

Zdaj imate predmet znane teže. Postavite ga na tehtnico in zabeležite branje. Pomnožite svoj trenutni faktor lestvice z odčitkom, ki ste ga dobili, in rezultat delite s tem, kar bi moralo biti odčitavanje, bodisi v gramih, kilogramih, kilogramih, mikro-slonih ali poljubnih enotah. Rezultat je vaš novi faktor obsega. Ponovno preizkusite svojo znano težo in po potrebi ponovite postopek.