Hvordan bygge Arduino veier: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

På Restart Project i London holder vi reparasjonsarrangementer der publikum inviteres til å hente inn alle slags elektriske og elektroniske gjenstander for reparasjon, for å redde dem fra deponi. For noen måneder siden (på et arrangement jeg faktisk ikke deltok på) hentet noen inn noen feil kjøkkenvekter som ingen kunne fikse.

Jeg har aldri sett noen digitale veier i vekten og ikke visst hvordan de fungerer, og jeg tok det som en utfordring å undersøke dem i prosessen og bygge to versjoner av min egen.

Hvis du ønsker å bygge dine egne veier eller innlemme en veiefunksjon i et større prosjekt, kan du bruke denne instruksjonsbasen som et grunnlag, uansett behov, fra veiing av et gram opp til mange kilo.

Derfor vil jeg konsentrere meg om elektronikken, programvaren og de underliggende prinsippene. Hvordan du realiserer ditt eget prosjekt er helt opp til deg.

Jeg vil også vise deg hvordan du kalibrerer dem, selv om du ikke har noen standardvekter.

Etter å ha gjort undersøkelsen min og validert den ved å bygge mine egne vekter, skrev jeg opp prinsippene for veievekter, inkludert alt jeg kunne utlede om feilsøking, i Restart Project Wiki. Gå og ta en titt!

Trinn 1: Velge lastceller

Alle digitale veier er bygget rundt enten en 4-terminal lastcelle eller fire 3-terminale lastceller. Hvilken du skal få, avhenger av hva slags skalaer du vil lage. De er alle elektrisk kompatible og ganske billige, så du kan ombestemme deg senere, eller få mer enn én type å eksperimentere med.

For kjøkken- eller postvekter med en maksimal belastning i området 100g til 10kg, kan du få 4-terminale lastceller bestående av en aluminiumstang. Denne er montert horisontalt, støttet i den ene enden og støtter veieplattformen i den andre. Den har 4 strekkmålere festet til den. Jeg forklarer fullt ut hvordan det fungerer i min wiki -artikkel, så jeg skal ikke gjenta det her.

Disse er mindre egnet for tyngre belastninger som badevekter, der en persons fulle vekt, ikke nødvendigvis sentrert på plattformen, understøttes bedre av 4 lastceller som støtter plattformens 4 hjørner.

Det er her fire 3 terminale lastceller er mer egnet. De som er vurdert til 50 kg hver er allment tilgjengelige, som til sammen vil veie opptil 200 kg.

Andre med enda høyere karakter er designet for å suspendere vekten som skal måles etter bagasjevekten

Trinn 2: Hva annet du trenger

I tillegg til lastcellen eller lastcellene trenger du:

• En Arduino. Du kan bruke praktisk talt hvilken som helst type du liker, men jeg brukte Nano siden den har innebygd USB-grensesnitt og koster bare noen få pund.
• En HX711 -modul. Dette kan komme med lastecellen din, men er tilgjengelig veldig billig som et separat element fra mange kilder.
• For prototyping, et 400 -punkts brødbrett, jumperledninger, pin og socket strips.

Du trenger også tre, plast, skruer, lim eller hva du trenger for din spesifikke versjon av prosjektet.

Trinn 3: Klargjøring av delene

Hvis du vil bruke HX711-modulen på brødbrettet, loddes en 4-bred nålestripe til grensesnittpinnene (GND, DT, SCK, VCC) på HX711.

For enkel tilkobling og frakobling av lastcellen (spesielt hvis du eksperimenterer med mer enn én sortering) lodder du en seks-bred pin-stripe til de analoge pinnene. (Du trenger bare E+, E-, A- og A+ pinnene, men jeg monterte en 6-bred stripe uansett hvis jeg ville eksperimentere med de to andre.)

Hvis du bruker en 4-leders lastcelle, må du deretter lodde de fire ledningene fra lastcellen til en 4-bred pinstift. De to første pinnene vil være E+ og E- og de to andre A- og A+. Jeg teipet over loddeskjøtene med PVC -tape for å beskytte dem. Et merke i den ene enden og et tilsvarende merke på stikkontakten betyr at jeg vet hvilken vei jeg skal koble den til, selv om jeg ikke tror det spiller noen rolle.

Ulike lastceller fargekoder trådene annerledes, men det er lett å fortelle hvilken som er hvilken. Med en testmåler på et motstandsområde måler du motstanden mellom hvert par ledninger. Det er 6 mulige par med 4 ledninger, men du får bare 2 forskjellige målinger. Det vil være 2 par som leser 33% mer enn de andre 4, si, 1, 000Ω i stedet for 750Ω. Ett av disse parene er E+ og E- og det andre er A+ og A- (men det spiller ingen rolle hvilken).

Når du får alt til å fungere, hvis vekten leser en negativ vekt når du legger noe på den, bytter du E+ og E-. (Eller A+ og A- hvis det er lettere. Men ikke begge deler!)

Trinn 4: Slik bruker du 3-tråds lastceller

Hvis du bruker fire 3-leders lastceller, må du koble dem sammen med et stykke stripboard og ta E+, E-, A+ og A- tilkoblingene fra kombinasjonen.

Siden trådfargene dine kan være forskjellige fra mine, la oss kalle de 3 trådfargene til hver lastcelle A, B og C.

Med en testmåler på et motstandsområde måler du motstanden mellom hvert par ledninger. Det er 3 mulige par, men du måler bare 2 forskjellige målinger. Identifiser paret som leser to av de to andre. Kall dette paret A og C. Den du utelot er B. (Motstanden mellom B og enten A eller C er halve motstanden mellom A og C.)

Enkelt sagt, du må koble de fire lastcellene i en firkant, med A -ledningen til hver tilkoblet A -ledningen til naboen, og C -ledningen til C -ledningen til naboen på den andre siden. B-ledningene til to lastceller på motsatte sider av torget er E+ og E-, og B-ledningene til det andre paret er A+ og A-

Trinn 5: Kabling av brødbrettet

Kabling av brødbrettet er veldig enkelt, og trenger bare 4 hoppere. Fritzing -biblioteket tilbød meg bare en litt annen versjon av HX711 -modulen fra min, men ledningene er de samme. Du kan følge diagrammet, eller hvis du bruker en annen Arduino, koble den til som i tabellen nedenfor:

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

Trinn 6: Montering av lastcellene

Aluminiumstangen av lastcelle har to gjengede hull i hver ende. Du kan bruke ett par til å montere det på en passende base med et mellomrom mellom. Det andre paret kan du bruke på samme måte for å montere en veieplattform, igjen, med et avstandsstykke. Bare for eksperimentelle formål kan du bruke hva du trenger av skraptre eller plast, men for et polert sluttprodukt vil du være mer forsiktig.

Den enkleste måten å montere de fire 3-leders lastcellene på er mellom to stykker sponplater. Jeg brukte en ruter til å lage 4 grunne innrykk i basen for å finne de fire cellene positivt. I mitt tilfelle trengte fordypningene en litt dypere sentral brønn slik at to nagler på bunnen ikke hvilte på basen.

Jeg brukte en smeltelimspistol for å holde lastcellene på plass på basen og også for å feste stripboardet på basen i midten. Jeg presset deretter veieplattformen hardt ned på dem slik at kvisene på toppen av lastcellene gjorde små fordypninger. Jeg utdypet disse med ruteren og sjekket at de fortsatt stemte godt overens med lastcellene. Jeg la deretter smeltelim på og rundt hver fordypning og presset veieplattformen raskt på lastcellene før limet herdet.

Trinn 7: Programmering av Arduino

Jeg antar at du har Arduino IDE installert på datamaskinen din og vet hvordan du bruker den. Hvis ikke, sjekk ut en av de mange Arduino -opplæringene - det er ikke mitt formål her.

Fra IDE -rullegardinmenyene, velg Sketch - Include Library - Manage Libraries …

Skriv inn hx711 i søkeboksen. Den bør finne HX711-master. Klikk på Installer.

Last ned den vedlagte filen HX711.ino eksempelskisse. Åpne filen du nettopp lastet ned fra rullegardinmenyen IDE File. IDE vil si at den må være i en mappe - la den sette den i en.

Kompiler og last opp skissen, klikk deretter på den serielle skjermen i IDE.

Nedenfor er noen eksempler på utdata. I initialiseringsfasen viser den gjennomsnittlig 20 råavlesninger fra HX711, og angir deretter taran (dvs. nullpunktet). Etter dette gir det en enkelt råavlesning, et gjennomsnitt på 20 og et gjennomsnitt på 5 mindre tarra. Til slutt, gjennomsnittlig 5 mindre taren og dividert med skalafaktoren for å gi en kalibrert avlesning i gram.

For hver avlesning gir det kalibrert gjennomsnitt på 20, og standardavviket. Standardavviket er raseri av verdier som 68% av alle målinger forventes å ligge innenfor. 95% vil ligge innenfor to ganger dette området og 99,7% innen tre ganger området. Det er derfor nyttig som et mål på området tilfeldige feil i resultatet.

I dette eksemplet plasserte jeg etter den første avlesningen en ny pundmynt på plattformen, som skal veie 8,75 g.

HX711 DemoInitialisering av skalaen Raw ave (20): 1400260 Etter oppsett av skalaen: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tare: 27.00 Calibrated ave (5): 0.0 Readings: Mean, Std Dev of 20 avlesninger: -0,001 0,027 Tid tatt: 1,850 Sekunder, Std. Avstand på 20 avlesninger: 5,794 7,862 Tid tatt: 1,848 Sek. Gjennomsnitt, Std Dev på 20 avlesninger: 8,766 0,022 Tid tatt: 1,848 Sek. Gjennomsnitt, Std Dev på 20 avlesninger: 8,751 0.034 Tid tatt: 1.849Secs Mean, Std Dev på 20 avlesninger: 8.746 0.026 Tid tatt: 1.848Secs

Trinn 8: Kalibrering

Arduino-skissen i forrige trinn inneholder to kalibreringsverdier (eller skalafaktorer) knyttet til min 1 kg og mitt sett med fire 50 kg 3-tråds lastceller. Disse er på linje 19 og 20. Du må utføre din egen kalibrering, med en vilkårlig kalibreringsverdi som 1 (på linje 21).

Jeg hadde ingen standardvekter, så for 1 kg lastecelle brukte jeg en ny £ 1 mynt, som veier 8,75 g. Ideelt sett bør du bruke noe som veier minst en tiendedel av skalaens maksimum.

Finn noe - alt - med en tilnærmet passende vekt. Ta det ned til ditt lokale postkontor, late som du trenger å legge det ut, og legg det på vekten der og noter det nøye. Eller du kan ta det til en handelsmann, for eksempel en vennlig lokal grønnsakshandler. Enhver anerkjent handelsmann bør ha sine vekter kalibrert regelmessig for å overholde handelsstandarder.

Du har nå et objekt med kjent vekt. Legg den på vekten din og legg merke til lesningen. Multipliser din nåværende skalafaktor med avlesningen du fikk, og del resultatet med hva lesingen burde ha vært, enten i gram, kilo, pund, mikro-elefanter eller hvilke enheter du velger. Resultatet er din nye skalafaktor. Prøv din kjente vekt igjen, og gjenta om nødvendig prosessen.