Kuinka rakentaa Arduino -vaaka: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Lontoon Restart -projektissa järjestämme korjaustapahtumia, joissa yleisöä pyydetään tuomaan kaikenlaisia sähkö- ja elektroniikkalaitteita korjattavaksi pelastamaan ne kaatopaikoilta. Muutama kuukausi sitten (tapahtumassa, johon en itse osallistunut) joku toi viallisia keittiövaakoja, joita kukaan ei voinut korjata.

Kun en ole koskaan nähnyt digitaalisten vaakojen sisällä ja tietämättä, miten ne toimivat, otin haasteen tutkia niitä ja rakentaa kaksi omaa versiota.

Jos haluat rakentaa omia vaakoja tai sisällyttää punnitustoiminnon laajempaan projektiin, voit käyttää tätä Instructable -ohjelmaa perusteena vaatimuksistasi riippumatta gramman punnitusosista useisiin kilogrammoihin.

Siksi keskityn elektroniikkaan, ohjelmistoon ja taustalla oleviin periaatteisiin. Se, miten toteutat oman projektisi, on täysin sinun.

Näytän myös, kuinka ne kalibroidaan, vaikka sinulla ei olisi vakiopainoja.

Tehtyäni tutkimukseni ja vahvistettuani sen rakentamalla omat asteikot, kirjoitin vaa'an periaatteet, mukaan lukien kaikki, mitä voisin päätellä vianetsinnästä, Restart Project Wikiin. Mene ja katso!

Vaihe 1: Kuormakennojen valitseminen

Kaikki digitaaliset vaa'at on rakennettu joko 4-napaisen punnituskennon tai neljän 3-napaisen punnituskennon ympärille. Kumpi hankitaan riippuu siitä, millaisia asteikkoja haluat tehdä. Ne ovat kaikki sähköisesti yhteensopivia ja melko halpoja, joten voit muuttaa mieltäsi myöhemmin tai saada useamman kuin yhden tyypin kokeiltavaksi.

Keittiö- tai postivaa'toille, joiden enimmäiskuormitus on 100 g-10 kg, saat 4-napaiset punnituskennot, jotka koostuvat alumiinipalkista. Tämä on asennettu vaakasuoraan, tuettu toisesta päästä ja tukee punnitusalustaa toisessa. Siinä on 4 jännitysmittaria. Selitän täysin, miten se toimii wiki -artikkelissani, joten en toista sitä täällä.

Nämä eivät sovellu raskaammille kuormille, kuten kylpyhuonevaa'toille, joissa henkilön koko paino, joka ei välttämättä ole keskitetty lavalle, tukee paremmin 4 punnituskennoa, jotka tukevat lavan neljää kulmaa.

Tässä neljä 3 terminaalista kuormituskennoa ovat sopivampia. Kukin 50 kg: n painoinen on saatavana laajalti, ja ne painavat yhdessä jopa 200 kg.

Toiset, joilla on vielä korkeammat arvosanat, on suunniteltu keskeyttämään mitattava paino matkatavaroiden vaa'an jälkeen

Vaihe 2: Mitä muuta tarvitset

Punnitus- tai punnituskennojen lisäksi tarvitset:

• Arduino. Voit käyttää käytännössä mitä tahansa haluamaasi tyyppiä, mutta käytin nanoa, koska siinä on sisäänrakennettu USB-liitäntä ja se maksaa silti vain muutaman kilon.
• HX711 -moduuli. Tämä voi tulla punnituskennon mukana, mutta se on saatavana erittäin halvalla erillisenä tuotteena monista lähteistä.
• Prototyyppien luomiseen 400 pisteen leipälauta, hyppyjohdot, nastat ja pistorasiat.

Tarvitset myös puuta, muovia, ruuveja, liimaa tai mitä tarvitset projektin tiettyyn versioon.

Vaihe 3: Osien valmistelu

Jos haluat käyttää HX711-moduulia leipälevyllä, juota 4 leveä nastanauha HX711: n liitäntätappeihin (GND, DT, SCK, VCC).

Punnituskennon liittämisen ja irrottamisen helpottamiseksi (etenkin jos kokeilet useampaa kuin yhtä lajiketta) juota 6-leveä nastan liitin analogisiin nastoihin. (Tarvitset vain E+, E-, A- ja A+ nastoja, mutta asensin joka tapauksessa 6 leveän nauhan, jos haluaisin kokeilla kahta muuta.)

Jos käytät 4-johtimista punnituskennoa, sinun on sitten juotettava 4 johtoa punnituskennosta 4-leveään nastaan. Kaksi ensimmäistä nastaa ovat E+ ja E- ja kaksi muuta A- ja A+. Teipasin juotosliitokset PVC -teipillä niiden suojaamiseksi. Merkki toisessa päässä ja vastaava merkki tapin kannassa tarkoittaa, että tiedän, mihin suuntaan se liitetään, vaikka en usko, että sillä on väliä.

Eri kuormituskennot värjäävät johdot eri tavalla, mutta on helppo sanoa, mikä on kumpi. Kun testimittari on vastusalueella, mittaa kunkin johtoparin välinen vastus. Mahdollisia 4 johtoparia on 6, mutta saat vain 2 eri lukemaa. On kaksi paria, jotka lukevat 33% enemmän kuin muut 4, esimerkiksi 1 000Ω 750Ω: n sijaan. Yksi näistä pareista on E+ ja E- ja toinen on A+ ja A- (mutta ei ole väliä kumpi).

Kun saat kaiken toimimaan, jos vaaka näyttää negatiivista painoa, kun laitat jotain, vaihda E+ ja E-. (Tai A+ ja A-, jos se on helpompaa. Mutta ei molemmat!)

Vaihe 4: 3-johtimisten kuormituskennojen käyttäminen

Jos käytät neljää 3-johtimista kuormituskennoa, sinun on kytkettävä ne yhteen nauhalevyn kanssa ja otettava E+, E-, A+ ja A- liitännät yhdistelmästä.

Koska sinun langanvärisi voivat olla erilaiset kuin minun, kutsumme jokaisen punnituskennon A, B ja C 3 langan väriä.

Kun testimittari on vastusalueella, mittaa kunkin johtoparin välinen vastus. Mahdollisia pareja on 3, mutta mittaat vain 2 eri lukemaa. Tunnista pari, joka lukee kaksi kertaa jompaakumpaa muuta. Kutsu tätä paria A ja C. Jätit pois B: n.

Yksinkertaisesti sanottuna sinun on kytkettävä 4 kuormituskennoa neliöön siten, että kunkin A -johto on kytketty naapurin A -johtoon ja C -johdin naapurin C -johtoon toisella puolella. Neliön vastakkaisilla puolilla olevien kahden punnituskennon B-johdot ovat E+ ja E-, ja toisen parin B-johdot ovat A+ ja A-

Vaihe 5: Liitä leipälevy

Leipälaudan kytkeminen on hyvin yksinkertaista ja vaatii vain 4 hyppääjää. Fritzing -kirjasto tarjosi minulle vain hieman erilaisen version HX711 -moduulista kuin minun, mutta johdotus on sama. Voit seurata kaaviota tai jos käytät toista Arduinoa, kytke se alla olevan taulukon mukaisesti:

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

Vaihe 6: Kuormakennojen asennus

Alumiinitankoisessa punnituskennossa on kaksi kierrereikää kummassakin päässä. Voit käyttää yhtä paria kiinnittääksesi sen sopivalle alustalle välikappaleen väliin. Toinen pari, jota voit käyttää samalla tavalla punnitusalustan kiinnittämiseen jälleen välikappaleella. Vain kokeellisiin tarkoituksiin voit käyttää mitä tahansa puun tai muovin palasia, jotka sinulla on käsilläsi, mutta kiillotetun lopputuotteen osalta haluat olla huolellisempi.

Helpoin tapa asentaa neljä 3-johtimista kuormituskennoa on kahden lastulevyn väliin. Tein reitittimellä 4 matalaa sisennystä pohjaan, jotta neljä solua löydettiin positiivisesti. Minun tapauksessani syvennykset tarvitsivat hieman syvemmän keskikaivon, jotta kaksi niittiä pohjassa eivät lepää pohjaan.

Käytin kuumasulateliimapistoolia pitämään punnituskennot paikallaan ja kiinnittämään myös nauhat levylle keskelle. Puristin punnitusalustan lujasti niihin niin, että punnitukset punnituskennojen yläosissa tekivät pieniä syvennyksiä. Olen syventänyt niitä reitittimellä ja tarkistanut, että ne ovat edelleen hyvin linjassa punnituskennojen kanssa. Sitten laitoin kuumasulateliimaa jokaisen sisennyksen ympärille ja sen ympärille ja painoin punnitusalustan nopeasti punnituskennojen päälle ennen liiman kovettumista.

Vaihe 7: Arduinon ohjelmointi

Oletan, että tietokoneellesi on asennettu Arduino IDE ja osaat käyttää sitä. Jos ei, tutustu yhteen monista Arduinon opetusohjelmista - se ei ole tarkoitukseni täällä.

Valitse avattavasta IDE -valikosta Luonnos - Sisällytä kirjasto - Hallitse kirjastoja…

Kirjoita hakukenttään hx711. Sen pitäisi löytää HX711-master. Napsauta Asenna.

Lataa liitteenä oleva HX711.ino -tiedoston luonnos. Avaa avattavasta IDE-tiedoston valikosta juuri lataamasi tiedosto. IDE sanoo, että sen on oltava kansiossa - anna sen laittaa se yhteen.

Kokoa ja lähetä luonnos ja napsauta sitten IDE: n sarjamonitoria.

Alla on esimerkki ulostulosta. Alustusvaiheessa se näyttää keskimäärin 20 raakaa lukemaa HX711: stä ja asettaa sitten taaran (eli nollapisteen). Tämän jälkeen se antaa yhden raakalukeman, keskimäärin 20 ja keskimäärin 5 vähemmän taaraa. Lopuksi keskimäärin 5 taaraa vähemmän ja jaettuna asteikolla, jolloin saadaan kalibroitu lukema grammoina.

Se antaa kullekin lukemalle kalibroidun keskiarvon 20 ja keskihajonnan. Keskihajonta on arvojen raivoa, jonka sisällä 68% kaikista mittauksista odotetaan olevan. 95% on kaksi kertaa tällä alueella ja 99,7% kolmella alueella.

Tässä esimerkissä laitoin ensimmäisen lukemisen jälkeen alustalle uuden punnan kolikon, jonka pitäisi painaa 8,75 g.

HX711 Demo Asteikon alustus Raw ave (20): 1400260 Asteikon asettamisen jälkeen: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tara: 27.00 Calibrated ave (5): 0.0 Lukemat: Mean, Std Dev of 20 lukemaa: -0,001 0,027 Aika: 1,850 sekunnin keskiarvo, 20 lukeman vakioarvo 0.034 Aikaa: 1.849 sekuntia keskimäärin, vakioarvo 20 lukemasta: 8.746 0.026 Kestetty aika: 1.848 sekuntia

Vaihe 8: Kalibrointi

Edellisen vaiheen Arduino-luonnos sisältää kaksi kalibrointiarvoa (tai asteikkokertoimia), jotka liittyvät 1 kg: aan ja neljän 50 kg: n 3-lankaisen punnituskennon sarjaan. Nämä ovat riveillä 19 ja 20. Sinun on suoritettava oma kalibrointi alkaen mistä tahansa mielivaltaisesta kalibrointiarvosta, kuten 1 (rivillä 21).

Minulla ei ollut vakiopainoja, joten 1 kg: n punnituskennolle käytin uutta 1 punnan kolikkoa, joka painaa 8,75 g. Ihannetapauksessa sinun pitäisi käyttää jotain, joka painaa vähintään kymmenesosan asteikon maksimista.

Löydä jotain - mitä tahansa - suunnilleen sopivan painoista. Vie se alas paikalliseen postitoimistoon, teeskentele, että sinun on lähetettävä se, ja aseta se siellä oleville vaakaille ja merkitse paino huolellisesti. Tai voit viedä sen kauppiaalle, kuten ystävälliselle paikalliselle vihanneskauppiaalle. Kaikkien hyvämaineisten elinkeinonharjoittajien asteikot tulisi kalibroida säännöllisesti kaupankäyntistandardien mukaisesti.

Sinulla on nyt tunnettu paino. Aseta se vaakaasi ja merkitse lukema muistiin. Kerro nykyinen mittakaavakertoimesi saamallasi lukemalla ja jaa tulos lukemalla, jonka lukeman olisi pitänyt olla grammoina, kilogrammoina, kiloina, mikroelefanteina tai millä tahansa valitsemallasi yksiköllä. Tuloksena on uusi mittakaavakertoimesi. Kokeile painoasi uudelleen ja toista prosessi tarvittaessa.