Cara Membina Timbangan Arduino: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Di Restart Project di London kami mengadakan acara pembaikan di mana orang ramai dijemput untuk membawa semua jenis barang elektrik dan elektronik untuk dibaiki, untuk menyelamatkannya dari tempat pembuangan sampah. Beberapa bulan yang lalu (pada suatu majlis yang sebenarnya saya tidak hadir) seseorang membawa beberapa timbangan dapur yang rosak yang tidak dapat diperbaiki oleh siapa pun.

Tidak pernah melihat dalam skala penimbangan digital dan tidak mengetahui cara kerjanya, saya menganggapnya sebagai cabaran untuk meneliti mereka, dalam prosesnya, membina dua versi saya sendiri.

Sekiranya anda ingin membina timbangan anda sendiri atau memasukkan fungsi penimbangan dalam projek yang lebih luas, anda boleh menggunakan Instructable ini sebagai asas, apa sahaja keperluan anda, dari penimbangan pecahan gram hingga banyak kilogram.

Oleh itu, saya akan menumpukan perhatian kepada elektronik, perisian dan prinsip asasnya. Bagaimana anda menyedari projek anda sendiri bergantung sepenuhnya kepada anda.

Saya juga akan menunjukkan cara menentukurnya, walaupun anda tidak mempunyai bobot standard.

Setelah membuat kajian dan mengesahkannya dengan membina timbangan saya sendiri, saya menulis prinsip penimbangan, termasuk apa sahaja yang dapat saya simpulkan mengenai mencari kesalahan, di Restart Project Wiki. Pergi dan lihat!

Langkah 1: Memilih Sel Beban Anda

Semua timbangan digital dibina di sekitar sama ada sel beban 4-terminal atau empat sel beban 3-terminal. Yang akan diperoleh bergantung pada jenis skala yang ingin anda buat. Semuanya sesuai dengan elektrik dan cukup murah sehingga anda boleh berubah fikiran kemudian, atau dapatkan lebih dari satu jenis untuk bereksperimen.

Untuk skala dapur atau pos dengan muatan maksimum dalam julat 100g hingga 10kg, anda boleh mendapatkan sel beban 4-terminal yang terdiri daripada bar aluminium. Ini dipasang secara mendatar, disokong pada satu hujung dan menyokong platform penimbang di hujungnya. Ia mempunyai 4 pengukur regangan yang melekat padanya. Saya menerangkan sepenuhnya bagaimana ia berfungsi dalam artikel wiki saya jadi saya tidak akan mengulanginya di sini.

Ini kurang sesuai untuk beban yang lebih berat seperti timbangan bilik mandi, di mana berat penuh seseorang, tidak semestinya berpusat di platform, lebih baik disokong oleh 4 sel beban yang menyokong 4 penjuru platform.

Di sinilah empat sel beban terminal lebih sesuai. Setiap orang yang diberi berat 50kg masing-masing tersedia secara meluas, yang masing-masing akan berat hingga 200kg.

Yang lain dengan penilaian yang lebih tinggi dirancang untuk menangguhkan berat yang akan diukur mengikut fesyen timbangan barang

Langkah 2: Apa Yang Anda Perlu

Sebagai tambahan kepada sel muat atau sel beban, anda memerlukan:

• Seorang Arduino. Anda boleh menggunakan hampir semua jenis yang anda suka tetapi saya menggunakan Nano kerana ia mempunyai antara muka USB terbina dalam dan masih berharga beberapa paun.
• Modul HX711. Ini mungkin disertakan dengan sel muatan anda tetapi tersedia dengan harga sangat murah sebagai item yang terpisah dari banyak sumber.
• Untuk prototaip, papan roti 400 titik, plumbum pelompat, jalur pin dan soket.

Anda juga memerlukan kayu, plastik, skru, gam, atau apa sahaja yang anda perlukan untuk versi projek anda.

Langkah 3: Menyiapkan Bahagian

Untuk menggunakan modul HX711 pada papan roti, solder priprip selebar 4 lebar ke pin antara muka (GND, DT, SCK, VCC) dari HX711.

Untuk penyambungan dan pemutusan sel beban yang mudah (terutamanya jika anda bereksperimen dengan lebih daripada satu jenis) solder jalur soket pin lebar 6 ke pin analog. (Anda hanya memerlukan pin E +, E-, A- dan A + tetapi saya tetap memasang jalur selebar 6 lebar sekiranya saya ingin bereksperimen dengan dua yang lain.)

Sekiranya anda menggunakan sel beban 4-wayar, anda perlu menyolder 4 petunjuk dari sel beban ke jalur pin 4-lebar. Dua pin pertama ialah E + dan E- dan dua lagi A- dan A +. Saya melekatkan sendi pateri dengan pita PVC untuk melindunginya. Tanda di satu hujung dan tanda yang sepadan di soket pin bermaksud saya tahu jalan untuk menghubungkannya, walaupun saya rasa ia tidak penting.

Sel beban yang berbeza memberi warna pada wayar secara berbeza, tetapi mudah untuk mengetahui yang mana. Dengan meter penguji pada jarak rintangan, ukur rintangan antara setiap pasangan wayar. Terdapat 6 kemungkinan pasangan 4 wayar tetapi anda hanya akan mendapat 2 bacaan berbeza. Akan ada 2 pasangan yang membaca 33% lebih banyak daripada 4 yang lain, katakanlah, 1, 000Ω dan bukannya 750Ω. Salah satu pasangan itu ialah E + dan E- dan yang lain adalah A + dan A- (tetapi tidak mengapa).

Sebaik sahaja anda membuat semuanya berfungsi, jika skala membaca berat negatif ketika anda meletakkan sesuatu di atasnya, tukar E + dan E-. (Atau A + dan A- jika lebih mudah. Tetapi tidak keduanya!)

Langkah 4: Cara Menggunakan Sel Beban 3-wayar

Sekiranya anda menggunakan empat sel beban 3-wayar, anda perlu memasangkannya bersama-sama dengan sehelai papan jalur, dan mengambil sambungan E +, E-, A + dan A- dari gabungan.

Oleh kerana warna wayar anda mungkin berbeza dengan warna saya, mari kita panggil 3 warna wayar setiap sel beban A, B dan C.

Dengan meter penguji pada jarak rintangan, ukur rintangan antara setiap pasangan wayar. Terdapat 3 kemungkinan pasangan, tetapi anda hanya akan mengukur 2 bacaan yang berbeza. Kenalpasti pasangan yang membaca dua kali dua daripada dua yang lain. Panggil pasangan ini A dan C. Yang anda tinggalkan ialah B. (Rintangan antara B dan sama ada A atau C adalah separuh rintangan antara A dan C.)

Ringkasnya, anda perlu memasang 4 sel beban dalam satu segi empat, dengan wayar A masing-masing disambungkan ke wayar A jirannya, dan wayar C ke wayar C jirannya di sisi lain. Kawat B dari dua sel beban di sisi berlawanan dari segiempat sama ialah E + dan E-, dan wayar B dari pasangan lain adalah A + dan A-

Langkah 5: Memasang Papan Roti

Memasang papan roti sangat mudah, hanya memerlukan 4 penerjun. Perpustakaan Fritzing hanya menawarkan versi modul HX711 yang sedikit berbeza daripada saya tetapi pendawaiannya sama. Anda boleh mengikuti gambar rajah, atau jika anda menggunakan Arduino yang lain, pasangkannya seperti dalam jadual di bawah:

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

Langkah 6: Memasang Sel Beban

Sel beban jenis aluminium mempunyai dua lubang berulir di setiap hujungnya. Anda boleh menggunakan satu pasang untuk memasangnya di pangkalan yang sesuai dengan spacer di antara. Pasangan lain yang boleh anda gunakan dengan cara yang sama untuk memasang platform penimbang, sekali lagi, dengan spacer. Hanya untuk tujuan percubaan, anda boleh menggunakan apa sahaja kepingan kayu atau plastik sekerap yang anda ada, tetapi untuk produk akhir yang digilap, anda akan lebih berhati-hati.

Cara termudah untuk memasang empat sel beban 3 wayar adalah antara dua keping papan serpai. Saya menggunakan penghala untuk membuat 4 lekukan cetek di pangkalan sehingga dapat mencari empat sel secara positif. Dalam kes saya, lekukan memerlukan sumur tengah yang sedikit lebih dalam sehingga dua paku keling di bahagian bawah tidak terletak di dasar.

Saya menggunakan pistol peleburan panas untuk menahan sel beban di pangkalan dan juga untuk memasang papan jalur ke pangkalan di tengah. Saya kemudian menekan platform penimbang dengan kuat sehingga jerawat di bahagian atas sel beban membuat lekukan sedikit. Saya memperdalamnya dengan penghala dan memastikannya masih selaras dengan sel beban. Saya kemudian meletakkan gam lebur panas di sekitar setiap lekukan dan dengan cepat menekan platform penimbang ke sel beban sebelum gam mengeras.

Langkah 7: Memprogram Arduino

Saya menganggap anda telah memasang Arduino IDE di komputer anda dan tahu menggunakannya. Sekiranya tidak, lihat salah satu daripada banyak tutorial Arduino - itu bukan tujuan saya di sini.

Dari menu lungsur IDE, pilih Sketsa - Sertakan Perpustakaan - Urus Perpustakaan…

Taipkan hx711 di kotak carian. Ia mesti mencari HX711-master. Klik Pasang.

Muat turun lakaran contoh HX711.ino yang dilampirkan. Dari menu lungsur Fail IDE, buka fail yang baru anda muat turun. IDE akan mengatakan bahawa ia mesti ada dalam folder - biarkan ia memasukkannya ke dalam satu folder.

Susun dan muat naik lakaran, kemudian klik pada Monitor bersiri di IDE.

Berikut adalah beberapa contoh output. Pada fasa inisialisasi, ia menunjukkan rata-rata 20 bacaan mentah dari HX711, kemudian menetapkan tare (iaitu titik sifar). Selepas ini ia memberikan satu bacaan mentah, rata-rata 20 dan rata-rata 5 kurang tambang. Akhirnya, purata 5 tolak tambang dan dibahagi dengan faktor skala untuk memberikan bacaan yang dikalibrasi dalam gram.

Untuk setiap bacaan, ia memberikan purata kalibrasi 20, dan sisihan piawai. Sisihan piawai adalah kemarahan nilai di mana 68% dari semua pengukuran dijangka berbohong. 95% akan berada dalam julat dua kali lipat dan 99,7% dalam julat tiga kali ganda. Oleh itu, ini berguna sebagai ukuran rentang kesalahan rawak dalam hasilnya.

Dalam contoh ini, setelah bacaan pertama saya meletakkan duit syiling paun baru di platform, yang beratnya 8.75g.

HX711 Demo Memulakan skala Raw ave (20): 1400260 Setelah mengatur skala: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tare: 27.00 Calibrated ave (5): 0.0 Readings: Mean, Std Dev of 20 bacaan: -0.001 0.027 Masa yang diambil: 1.850Secs Mean, Std Dev dari 20 bacaan: 5.794 7.862 Masa yang diambil: 1.848Secs Mean, Std Dev dari 20 bacaan: 8.766 0.022 Masa yang diambil: 1.848Secs Mean, Std Dev dari 20 bacaan: 8.751 0.034 Masa yang diambil: 1.849Secs Purata, Std Dev dari 20 bacaan: 8.746 0.026 Masa yang diambil: 1.848Secs

Langkah 8: Penentukuran

Sketsa Arduino pada langkah sebelumnya mengandungi dua nilai penentukuran (atau faktor skala) yang berkaitan dengan 1kg saya dan empat sel beban 3-wayar 50kg saya. Ini adalah pada baris 19 dan 20. Anda perlu melakukan penentukuran anda sendiri, bermula dengan sebarang nilai penentukuran sewenang-wenang seperti 1 (pada baris 21).

Saya tidak mempunyai berat standard, jadi untuk sel muatan 1kg, saya menggunakan duit syiling £ 1 baru, yang beratnya 8.75g. Sebaik-baiknya anda harus menggunakan sesuatu yang beratnya sekurang-kurangnya sepersepuluh dari skala maksimum.

Cari sesuatu - apa sahaja - dengan berat yang hampir sesuai. Bawa ke pejabat pos tempatan anda, berpura-pura anda perlu mempostingnya, dan letakkan di timbangan di sana dan catat beratnya dengan teliti. Atau anda boleh membawanya ke pedagang seperti penjual sayur tempatan yang ramah. Mana-mana pedagang yang mempunyai reputasi harus menimbang skala mereka secara berkala untuk mematuhi standard perdagangan.

Anda sekarang mempunyai objek berat badan yang diketahui. Letakkan pada timbangan anda dan perhatikan bacaannya. Gandakan faktor skala anda sekarang dengan bacaan yang anda dapat dan bahagikan hasilnya dengan apa yang seharusnya dibaca, sama ada dalam gram, kilogram, paun, gajah mikro atau unit apa sahaja yang anda pilih. Hasilnya adalah faktor skala baru anda. Cuba berat badan anda semula, dan jika perlu, ulangi prosesnya.