Sådan opbygges Arduino -vejer: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Ved Restart Project i London afholder vi reparationsarrangementer, hvor offentligheden inviteres til at medbringe alle former for elektriske og elektroniske genstande til reparation for at redde dem fra losseplads. For et par måneder siden (ved en begivenhed, jeg faktisk ikke deltog i) bragte nogen et defekt køkken med en vægt på, som ingen kunne rette.

Aldrig efter at have set inde i nogen digitale vejer og ikke vidst, hvordan de fungerer, tog jeg det som en udfordring at undersøge dem i processen og bygge to egne versioner.

Hvis du ønsker at bygge dine egne vejevægte eller indarbejde en vejefunktion i et større projekt, kan du bruge denne Instructable som grundlag, uanset dine krav, fra vejning af brøkdele af et gram op til mange kilo.

Derfor vil jeg koncentrere mig om elektronikken, softwaren og de underliggende principper. Hvordan du realiserer dit eget projekt er helt op til dig.

Jeg vil også vise dig, hvordan du kalibrerer dem, selvom du ikke har nogen standardvægte.

Efter at have foretaget min forskning og have valideret den ved at bygge mine egne vægte, skrev jeg principperne for vejning af vægte, herunder alt hvad jeg kunne udlede om fejlfinding, i Restart Project Wiki. Tag et kig!

Trin 1: Valg af dine vejeceller

Alle digitale vejer er opbygget omkring enten en 4-terminal vejecelle eller fire 3-terminal vejeceller. Hvilken du skal få, afhænger af hvilken slags skalaer du vil lave. De er alle elektrisk kompatible og rimelig billige, så du kan ændre mening senere eller få mere end én type at eksperimentere med.

Til køkken- eller postvægte med en maksimal belastning i området 100g til 10kg kan du få 4-terminale vejeceller bestående af en aluminiumstang. Denne er monteret vandret, understøttet i den ene ende og understøtter vejeplatformen i den anden. Den har 4 spændingsmålere knyttet til den. Jeg forklarer fuldstændigt, hvordan det fungerer i min wiki -artikel, så jeg vil ikke gentage det her.

Disse er mindre egnede til tungere belastninger, f.eks. Badevægte, hvor en persons fulde vægt, ikke nødvendigvis centreret på platformen, understøttes bedre af 4 vejeceller, der understøtter platformens 4 hjørner.

Det er her fire 3 terminale vejeceller er mere egnede. Dem med en vægt på 50 kg hver er bredt tilgængelige, som tilsammen vil veje op til 200 kg.

Andre med endnu højere karakterer er designet til at suspendere vægten, der skal måles efter bagage vægten

Trin 2: Hvad andet har du brug for

Ud over din vejecelle eller vejeceller skal du bruge:

• En Arduino. Du kan bruge stort set enhver type, du kan lide, men jeg brugte Nano, da den har indbygget USB-interface og stadig kun koster et par pund.
• Et HX711 modul. Dette kan komme sammen med din vejecelle, men er meget billigt tilgængeligt som en separat vare fra mange kilder.
• Til prototyper, et 400 -punkts brødbræt, jumperledninger, stifter og stikkontakter.

Du skal også bruge træ, plast, skruer, lim eller hvad du end har brug for til din særlige version af projektet.

Trin 3: Klargøring af delene

Hvis du vil bruge HX711-modulet på brødbrættet, loddes en 4-bred nålestrib til grænsefladestifterne (GND, DT, SCK, VCC) på HX711.

For let tilslutning og afbrydelse af vejecellen (især hvis du eksperimenterer med mere end én sortering) loddes en 6-bred pin-stikdåse til de analoge ben. (Du har kun brug for E+, E-, A- og A+ benene, men jeg monterede alligevel en 6-bred strimmel, hvis jeg ville eksperimentere med de to andre.)

Hvis du bruger en 4-tråds vejecelle, skal du derefter lodde de 4 ledninger fra vejecellen til en 4-bred stiftstrimmel. De to første ben vil være E+ og E- og de to andre A- og A+. Jeg tapede over loddeforbindelserne med PVC -tape for at beskytte dem. Et mærke i den ene ende og et tilsvarende mærke på stikkontakten betyder, at jeg ved, hvilken vej jeg skal tilslutte det, selvom jeg ikke synes, det er vigtigt.

Forskellige vejeceller farvekoder trådene forskelligt, men det er let at se, hvilken der er hvilken. Med en testmåler på et modstandsområde måles modstanden mellem hvert par tråde. Der er 6 mulige par med 4 ledninger, men du får kun 2 forskellige målinger. Der vil være 2 par, der læser 33% mere end de andre 4, siger, 1, 000Ω i stedet for 750Ω. Et af disse par er E+ og E- og det andet er A+ og A- (men det er ligegyldigt hvilket).

Når du får alt til at fungere, skal du skifte E+ og E-, hvis vægten læser en negativ vægt, når du lægger noget på den. (Eller A+ og A- hvis det er lettere. Men ikke begge dele!)

Trin 4: Sådan bruges 3-tråds vejeceller

Hvis du bruger fire 3-tråds vejeceller, bliver du nødt til at føre dem til os sammen med et stykke stripboard og tage E+, E-, A+ og A- forbindelserne fra kombinationen.

Da dine trådfarver kan være forskellige fra mine, lad os kalde de 3 trådfarver for hver vejecelle A, B og C.

Med en testmåler på et modstandsområde måles modstanden mellem hvert par tråde. Der er 3 mulige par, men du måler kun 2 forskellige aflæsninger. Identificer parret, der læser to af de to andre. Kald dette par A og C. Den, du udelod, er B. (Modstanden mellem B og enten A eller C er halvdelen af modstanden mellem A og C.)

Simpelthen angivet, skal du tilslutte de 4 vejeceller i en firkant med hver A -ledning forbundet til naboens A -ledning og C -ledningen til C -ledningen til naboen på den anden side. B-ledningerne i to vejeceller på modsatte sider af firkanten er E+ og E-, og B-ledningerne i det andet par er A+ og A-

Trin 5: Tilslutning af brødbrættet

Tilslutning af brødbrættet er meget enkel, kun brug for 4 jumpere. Fritzing -biblioteket tilbød mig kun en lidt anden version af HX711 -modulet fra mit, men ledningerne er de samme. Du kan følge diagrammet, eller hvis du bruger en anden Arduino, kan du tilslutte den som i nedenstående tabel:

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

Trin 6: Montering af vejeceller

Aluminiumstangens lastcelle har to gevindhuller i hver ende. Du kan bruge et par til at montere det på en passende base med et afstandsstykke imellem. Det andet par kan du bruge på samme måde til at montere en vejeplatform igen med et afstandsstykke. Bare til eksperimentelle formål kan du bruge de stykker skrot eller plast, du skal aflevere, men for et poleret slutprodukt vil du være mere forsigtig.

Den nemmeste måde at montere de fire 3-tråds vejeceller på er mellem to stykker spånplader. Jeg brugte en router til at lave 4 lavvandede fordybninger i basen for at lokalisere de fire celler positivt. I mit tilfælde havde fordybningerne brug for en lidt dybere central brønd, så to nitter på bunden ikke hvilede på basen.

Jeg brugte en smeltelimepistol til at holde vejecellerne på plads på basen og også til at fastgøre båndet på bunden i midten. Jeg pressede derefter vejeplatformen hårdt ned på dem, så bumserne på toppen af vejecellerne lavede små fordybninger. Jeg uddybede disse med routeren og kontrollerede, at de stadig var fint tilpasset vejecellerne. Jeg lagde derefter smeltelim på og omkring hver indrykning og pressede hurtigt vejeplatformen på vejecellerne, inden limen hærder.

Trin 7: Programmering af Arduino

Jeg går ud fra, at du har Arduino IDE installeret på din computer og ved, hvordan du bruger den. Hvis ikke, så tjek en af de mange Arduino -øvelser - det er ikke mit formål her.

Vælg Sketch - Inkluder bibliotek - Administrer biblioteker i rullemenuerne IDE …

Skriv hx711 i søgefeltet. Det skulle finde HX711-master. Klik på Installer.

Download den vedhæftede fil HX711.ino eksempelskitse. Åbn filen, du lige har downloadet, i rullemenuen IDE-fil. IDE vil sige, at den skal være i en mappe - lad den sætte den i en.

Kompilér og upload skitsen, klik derefter på den serielle skærm i IDE.

Nedenfor er et eksempel på output. I initialiseringsfasen viser den i gennemsnit 20 rå aflæsninger fra HX711 og indstiller derefter taran (dvs. nulpunktet). Efter dette giver det en enkelt rå læsning, et gennemsnit på 20 og et gennemsnit på 5 mindre taran. Endelig et gennemsnit på 5 mindre tarra og divideret med skalafaktoren for at give en kalibreret måling i gram.

For hver aflæsning giver det det kalibrerede gennemsnit på 20 og standardafvigelsen. Standardafvigelsen er raseri af værdier, inden for hvilke 68% af alle målinger forventes at ligge. 95% vil ligge inden for det dobbelte af dette område og 99,7% inden for tre gange området. Det er derfor nyttigt som et mål for området tilfældige fejl i resultatet.

I dette eksempel placerede jeg efter den første læsning en ny pundmønt på platformen, som skulle veje 8,75 g.

HX711 DemoInitialisering af skalaen Raw ave (20): 1400260 Efter opsætning af skalaen: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tarra: 27,00 Kalibreret ave (5): 0,0 Målinger: Middel, Std Dev 20 aflæsninger: -0,001 0,027 Taget tid: 1,850 Sek. Middelværdi, Std. Dev. På 20 aflæsninger: 5,794 7,862 Taget tid: 1,848 Sek. Middelværdi, Std. Afl. 20 aflæsninger: 8,766 0,022 Taget tid: 1,848 Sek. Middelværdi, Std. Afstand på 20 aflæsninger: 8,751 0,034 Taget tid: 1,849 Sek. Middelværdi, Std. Dev. På 20 aflæsninger: 8,746 0,026 Taget tid: 1,848 Sek.

Trin 8: Kalibrering

Arduino-skitsen i det foregående trin indeholder to kalibreringsværdier (eller skalafaktorer) vedrørende min 1 kg og mit sæt på fire 50 kg 3-tråds vejeceller. Disse er på linje 19 og 20. Du bliver nødt til at udføre din egen kalibrering, startende med en vilkårlig kalibreringsværdi som f.eks. 1 (på linje 21).

Jeg havde ingen standardvægte, så til 1 kg vejecelle brugte jeg en ny £ 1 mønt, som vejer 8,75 g. Ideelt set bør du bruge noget, der vejer mindst en tiendedel af skalaens maksimum.

Find noget - hvad som helst - af en nogenlunde passende vægt. Tag det ned til dit lokale posthus, lad som om du skal poste det, og læg det på vægten der og noter omhyggeligt vægten. Eller du kan tage det til en forhandler, f.eks. En venlig lokal grønthandler. Enhver velrenommeret erhvervsdrivende bør have deres skalaer kalibreret regelmæssigt for at overholde handelsstandarder.

Du har nu et objekt med kendt vægt. Placer det på din vægt og bemærk læsningen. Multiplicer din nuværende skalafaktor med den aflæsning, du fik, og divider resultatet med, hvad aflæsningen skulle have været, hvad enten det er i gram, kilo, pund, mikro-elefanter eller hvilke enheder du vælger. Resultatet er din nye skalafaktor. Prøv din kendte vægt igen, og gentag om nødvendigt processen.