Kako izgraditi Arduino vage: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Na projektu Restart Project u Londonu održavamo popravne događaje na kojima se javnost poziva da unese sve vrste električnih i elektroničkih uređaja na popravak kako bi ih spasili od odlagališta. Prije nekoliko mjeseci (na događaj kojem zapravo nisam prisustvovao) netko je donio neku neispravnu kuhinjsku vagu koju nitko nije mogao popraviti.

Nikada nisam vidio unutar bilo koje digitalne vage i ne znajući kako djeluju, shvatio sam da mi je izazov istražiti ih, pritom izrađujući dvije vlastite inačice.

Ako želite izgraditi vlastite vage za vaganje ili uključiti funkciju vaganja u širi projekt, možete upotrijebiti ovaj Instructable kao osnovu, bez obzira na vaše zahtjeve, od vaganja dijelova grama do mnogih kilograma.

Stoga ću se koncentrirati na elektroniku, softver i temeljna načela. Kako ćete ostvariti vlastiti projekt, u potpunosti ovisi o vama.

Također ću vam pokazati kako ih kalibrirati, čak i ako nemate standardne utege.

Nakon što sam obavio svoje istraživanje i potvrdio ga izgradnjom vlastitih vaga, napisao sam načela vaganja, uključujući sve što sam mogao zaključiti o pronalaženju grešaka, u Restart Project Wiki. Idi i pogledaj!

Korak 1: Odabir ćelija opterećenja

Sve digitalne vage izrađene su oko 4-terminalne mjerne ćelije ili četiri 3-terminalne mjerne ćelije. Koje ćete nabaviti ovisi o tome kakvu vagu želite napraviti. Svi su električno kompatibilni i prilično jeftini pa se kasnije možete predomisliti ili navesti više vrsta eksperimentiranja.

Za kuhinjske ili poštanske vage s maksimalnim opterećenjem u rasponu od 100 g do 10 kg, možete nabaviti 4-terminalne mjerne ćelije koje se sastoje od aluminijske šipke. Montira se vodoravno, s jednog kraja oslonjen, a s drugog podržava platformu za vaganje. Na njega su pričvršćena 4 tenzimetra. Potpuno sam objasnio kako to funkcionira u mojem wiki članku pa to neću ponavljati ovdje.

Oni su manje prikladni za veća opterećenja, poput vaga za kupaonice, gdje je puna težina osobe, koja nije nužno usmjerena na platformu, bolje podržana s 4 mjerne ćelije koje podupiru 4 ugla platforme.

Ovdje su prikladnije četiri 3 terminalne mjerne ćelije. Općenito su dostupni oni s po 50 kg, koji će zajedno težiti do 200 kg.

Drugi s još većim ocjenama dizajnirani su za vješanje težine koju treba mjeriti prema modelu vaga za prtljagu

Korak 2: Što vam još treba

Osim mjernih ćelija ili mjernih ćelija trebat će vam:

• Arduino. Možete koristiti praktički bilo koju vrstu koju želite, ali ja sam koristio Nano jer ima ugrađeno USB sučelje i još uvijek košta samo nekoliko funti.
• Modul HX711. To može doći u paketu s mjernom ćelijom, ali je dostupno vrlo jeftino kao zasebna stavka iz mnogih izvora.
• Za izradu prototipa, ploča od 400 točaka, kratkospojni vodiči, zatičići i utičnice.

Također će vam trebati drvo, plastika, vijci, ljepilo ili bilo što drugo što vam je potrebno za vašu određenu verziju projekta.

Korak 3: Priprema dijelova

Za uporabu modula HX711 na ploči s lemljenjem, lemite 4-širinu pinstripa na pinove sučelja (GND, DT, SCK, VCC) HX711.

Za jednostavno spajanje i odvajanje mjerne ćelije (osobito ako eksperimentirate s više vrsta) lemite 6-široku iglu s utičnicom na analogne pinove. (Trebate samo igle E+, E-, A- i A+, ali svejedno sam postavio traku širine 6 u slučaju da želim eksperimentirati s druga dva.)

Ako koristite 4-žičnu mjernu ćeliju, tada ćete morati lemiti 4 vodiča od mjerne ćelije na 4-širinsku iglu. Prva dva pina bit će E+ i E-, a druga dva A- i A+. Spojeve za lemljenje zalijepio sam PVC trakom kako bih ih zaštitio. Oznaka na jednom kraju i odgovarajuća oznaka na utičnici utikača zna da znam na koji način ga trebam povezati, iako mislim da to nije važno.

Različite boje mjernih ćelija različito označavaju žice, ali lako je reći koja je koja. S ispitnim mjeračem na rasponu otpora, izmjerite otpor između svakog para žica. Postoji 6 mogućih parova od 4 žice, ali dobit ćete samo 2 različita očitanja. Postojat će 2 para koji čitaju 33% više od ostala 4, recimo, 1 000 Ω umjesto 750 Ω. Jedan od tih parova su E+ i E-, a drugi su A+ i A- (ali nije važno koji).

Kad sve uspije, ako vaga očita negativnu težinu kad na nju stavite nešto, zamijenite E+ i E-. (Ili A+ i A- ako je lakše. Ali ne oboje!)

Korak 4: Kako koristiti trožilne mjerne ćelije

Ako koristite četiri trožilne mjerne ćelije, morat ćete ih spojiti komadom trakaste ploče i uzeti kombinacije E+, E-, A+ i A- iz kombinacije.

Budući da se vaše boje žica mogu razlikovati od mojih, nazovimo 3 boje žice svake mjerne ćelije A, B i C.

S ispitnim mjeračem na rasponu otpora, izmjerite otpor između svakog para žica. Postoje 3 moguća para, ali mjerit ćete samo 2 različita očitanja. Odredite par koji dva puta čita bilo koje od druga dva. Nazovite ovaj par A i C. Ono što ste izostavili je B. (Otpor između B i A ili C je polovica otpora između A i C.)

Jednostavno rečeno, morate spojiti 4 mjerne ćelije u kvadrat, pri čemu je žica A svake spojena na žicu A svog susjeda, a žica C na žicu C susjeda s druge strane. B žice dviju mjernih ćelija na suprotnim stranama kvadrata su E+ i E-, a žice B drugog para su A+ i A-

Korak 5: Ožičenje pločice

Ožičenje matične ploče vrlo je jednostavno, potrebna su samo 4 kratkospojnika. Knjižnica Fritzing ponudila mi je samo nešto drugačiju verziju modula HX711 od moje, ali ožičenje je isto. Možete slijediti dijagram ili ako koristite drugi Arduino, povežite ga kao u donjoj tablici:

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

Korak 6: Montiranje mjernih ćelija

Aluminijska šipka mjerne ćelije ima dvije rupe s navojem na svakom kraju. Pomoću jednog para možete ga montirati na prikladnu podlogu s razmakom između njih. Drugi par možete koristiti na isti način za postavljanje platforme za vaganje, opet, s odstojnikom. Samo u eksperimentalne svrhe možete upotrijebiti komade starog drveta ili plastike koje imate pri ruci, ali za polirani krajnji proizvod poželjet ćete više paziti.

Najjednostavniji način postavljanja četiri trožične mjerne ćelije je između dva komada iverice. Koristio sam usmjerivač da napravim 4 plitka udubljenja u bazi kako bih pozitivno locirao četiri ćelije. U mom slučaju udubljenja su trebala malo dublji središnji bunar tako da dvije zakovice na dnu nisu ležale na podnožju.

Upotrijebio sam pištolj za ljepilo za topljenje kako bih držao mjerne ćelije na mjestu na bazi, a također i za pričvršćivanje trake na podlogu u sredini. Zatim sam jako pritisnuo platformu za vaganje tako da su prištići na vrhovima mjernih ćelija napravili lagana udubljenja. Produbio sam ih usmjerivačem i provjerio jesu li još uvijek lijepo poravnati s mjernim ćelijama. Zatim sam stavio ljepilo za topljenje na i oko svakog udubljenja i brzo pritisnuo platformu za vaganje na mjerne ćelije prije nego što se ljepilo stvrdne.

Korak 7: Programiranje Arduina

Pretpostavljam da imate Arduino IDE instaliran na vašem računalu i znate kako ga koristiti. Ako ne, pogledajte jedan od mnogih Arduino vodiča - to mi ovdje nije svrha.

Na padajućim izbornicima IDE odaberite Sketch - Include Library - Manage Libraries …

U okvir za pretraživanje upišite hx711. Trebao bi pronaći HX711-master. Pritisnite Instaliraj.

Preuzmite priloženu datoteku HX711.ino primjer skice. Na padajućem izborniku IDE datoteka otvorite datoteku koju ste upravo preuzeli. IDE će reći da mora biti u mapi - dopustite joj da je stavi u jednu.

Sastavite i prenesite skicu, a zatim kliknite na serijski Monitor u IDE -u.

Ispod je neki primjer izlaza. U fazi inicijalizacije prikazuje prosječno 20 neobrađenih očitanja s HX711, zatim postavlja taru (tj. Nultu točku). Nakon toga daje jedno neobrađeno očitanje, u prosjeku 20 i prosječno 5 manje tare. Konačno, u prosjeku 5 manje od tare i podijeljeno s faktorom skale kako bi se dobilo umjereno očitanje u gramima.

Za svako očitanje daje kalibrirani prosjek 20 i standardnu devijaciju. Standardna devijacija je niz vrijednosti unutar kojih se očekuje da se nalazi 68% svih mjerenja. 95% će ležati unutar dvostruko većeg raspona i 99,7% unutar tri puta raspona. Stoga je korisno kao mjera raspona slučajnih pogrešaka u rezultatu.

U ovom primjeru, nakon prvog čitanja, stavio sam novi novčić od funte na platformu, koji bi trebao težiti 8,75 g.

HX711 Demo Pokretanje ljestvice Raw ave (20): 1400260 Nakon postavljanja skale: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tara: 27,00 Kalibrirano ave (5): 0,0 Očitavanja: Prosječna, Std Dev od 20 očitanja: -0.001 0.027 Uzeto vrijeme: 1.850 sekundi Prosječno, standardno razvijanje od 20 očitanja: 5,794 7,862 Potrajano: 1 848 sekundi u prosjeku, standardno razvijanje 20 očitanja: 8,776 0,022 Vrijeme potrebno: 1,848 sekundi prosječno, standardno razvijanje 20 očitanja: 8,751 0,034 Vrijeme potrebno: 1.849 sekundi Srednje, Std Dev od 20 očitanja: 8.746 0.026 Vrijeme potrebno: 1.848 sekundi

Korak 8: Kalibracija

Arduino skica u prethodnom koraku sadrži dvije kalibracijske vrijednosti (ili faktore skale) koje se odnose na mojih 1 kg i moj set od četiri trožilne mjerne ćelije od 50 kg. To su linije 19 i 20. Morat ćete izvršiti vlastitu kalibraciju, počevši od bilo koje proizvoljne vrijednosti kalibracije, poput 1 (u retku 21).

Nisam imao standardne utege, pa sam za mjernu ćeliju od 1 kg upotrijebio novi novčić od 1 funte, težak 8,75 g. U idealnom slučaju trebali biste upotrijebiti nešto što teži najmanje desetinu maksimalnog broja vage.

Pronađite nešto - bilo što - otprilike odgovarajuće težine. Odnesite ga u lokalni poštanski ured, pretvarajte se da ga trebate objaviti, pa ga stavite na vagu i pažljivo zabilježite težinu. Ili ga možete odnijeti trgovcu, poput prijateljskog lokalnog zelenaša. Svaki ugledni trgovac trebao bi redovito kalibrirati svoje vage u skladu s trgovačkim standardima.

Sada imate predmet poznate težine. Stavite ga na vagu i zabilježite čitanje. Pomnožite svoj trenutni faktor razmjera s očitanjem koje ste dobili i podijelite rezultat s onim što je očitavanje trebalo biti, bilo u gramima, kilogramima, kilogramima, mikro-slonovima ili bilo kojim jedinicama koje odaberete. Rezultat je vaš novi faktor razmjera. Ponovno pokušajte sa svojom poznatom težinom, a ako je potrebno, ponovite postupak.