Arduino Tartı Terazisi Nasıl Yapılır: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Londra'daki Yeniden Başlatma Projesinde, halkın her türlü elektrikli ve elektronik eşyayı çöp sahasından kurtarmak için onarım için getirmeye davet edildiği onarım etkinlikleri düzenliyoruz. Birkaç ay önce (aslında katılmadığım bir etkinlikte) birisi, kimsenin tamir edemediği hatalı bir mutfak terazisi getirdi.

Herhangi bir dijital tartı terazisinin içini hiç görmemiştim ve nasıl çalıştıklarını bilmeden, bu süreçte onları araştırmayı ve kendime ait iki versiyon oluşturmayı bir meydan okuma olarak kabul ettim.

Kendi tartı terazilerinizi oluşturmak veya daha geniş bir projeye bir tartım fonksiyonunu dahil etmek istiyorsanız, gereksinimleriniz ne olursa olsun, bir gramın kesirlerinden birçok kilograma kadar bu Talimatı temel olarak kullanabilirsiniz.

Bu nedenle elektronik, yazılım ve temel ilkeler üzerinde yoğunlaşacağım. Kendi projenizi nasıl gerçekleştireceğiniz tamamen size kalmış.

Ayrıca standart ağırlıklarınız olmasa bile bunları nasıl kalibre edeceğinizi göstereceğim.

Araştırmamı yaptıktan ve kendi terazilerimi oluşturarak doğruladıktan sonra, Restart Project Wiki'de, hata bulma hakkında çıkarabileceklerim de dahil olmak üzere tartı ilkelerini yazdım. Git ve bir bak!

Adım 1: Yük Hücrelerinizi Seçme

Tüm dijital tartı terazileri, 4 terminalli yük hücresi veya dört 3 terminalli yük hücresi etrafında inşa edilmiştir. Hangisini alacağınız, ne tür ölçekler yapmak istediğinize bağlıdır. Hepsi elektriksel olarak uyumludur ve oldukça ucuzdur, böylece daha sonra fikrinizi değiştirebilir veya deney yapmak için birden fazla tür elde edebilirsiniz.

100g ile 10kg aralığında maksimum yüke sahip mutfak veya posta baskülleri için alüminyum çubuktan oluşan 4 terminalli yük hücreleri alabilirsiniz. Bu, yatay olarak monte edilir, bir ucunda desteklenir ve diğer ucunda tartım platformunu destekler. Üzerine 4 adet gerinim ölçer takılıdır. Nasıl çalıştığını wiki makalemde tam olarak açıkladım, bu yüzden burada tekrar etmeyeceğim.

Bunlar, bir kişinin tam ağırlığının, mutlaka platformda ortalanması gerekmediğinde, platformun 4 köşesini destekleyen 4 yük hücresi tarafından daha iyi desteklendiği banyo tartıları gibi daha ağır yükler için daha az uygundur.

Dört adet 3 terminalli yük hücresinin daha uygun olduğu yer burasıdır. Her biri 50 kg olarak derecelendirilmiş olanlar, birlikte 200 kg ağırlığa kadar olan yaygın olarak mevcuttur.

Daha da yüksek dereceli diğerleri, bagaj kantarlarının modasına göre ölçülecek ağırlığı askıya almak için tasarlanmıştır.

2. Adım: Başka Neye İhtiyacınız Var?

Yük hücrenize veya yük hücrelerinize ek olarak şunlara ihtiyacınız olacak:

• Bir Arduino. Hemen hemen istediğiniz herhangi bir türü kullanabilirsiniz, ancak ben Nano'yu, yerleşik USB arabirimine sahip olduğu ve yine de yalnızca birkaç sterline mal olduğu için kullandım.
• Bir HX711 modülü. Bu, yük hücrenizle birlikte gelebilir, ancak birçok kaynaktan ayrı bir öğe olarak çok ucuza temin edilebilir.
• Prototipleme için 400 noktalı devre tahtası, jumper kabloları, pim ve soket şeritleri.

Ayrıca, projenizin özel versiyonu için ahşap, plastik, vida, yapıştırıcı veya ne gerekiyorsa ihtiyacınız olacak.

Adım 3: Parçaları Hazırlama

HX711 modülünü devre tahtası üzerinde kullanmak için, HX711'in arayüz pinlerine (GND, DT, SCK, VCC) 4 genişliğinde bir pin şeridi lehimleyin.

Yük hücresinin kolay bağlanması ve ayrılması için (özellikle birden fazla türle deneme yapıyorsanız) analog pinlere 6-geniş pin soket şeridi lehimleyin. (Yalnızca E+, E-, A- ve A+ pinlerine ihtiyacınız var ama ben yine de diğer ikisini denemek istersem diye 6 genişliğinde bir şerit yerleştirdim.)

4 telli bir yük hücresi kullanıyorsanız, yük hücresinden gelen 4 ucu 4 genişliğinde bir pim şeridine lehimlemeniz gerekecektir. İlk iki pin E+ ve E- ve diğer iki pin A- ve A+ olacaktır. Lehim bağlantılarını korumak için PVC bantla bantladım. Bir uçta bir işaret ve pin soketinde buna karşılık gelen bir işaret, önemli olduğunu düşünmesem de, onu hangi yöne bağlayacağımı bildiğim anlamına gelir.

Farklı yük hücreleri kabloları farklı şekilde renklendirir, ancak hangisinin hangisi olduğunu söylemek kolaydır. Direnç aralığındaki bir test ölçer ile her bir tel çifti arasındaki direnci ölçün. 6 olası 4 kablo çifti vardır, ancak yalnızca 2 farklı okuma alırsınız. Diğer 4'ten %33 daha fazla okuyan 2 çift olacak, örneğin 750Ω yerine 1.000Ω. Bu çiftlerden biri E+ ve E-, diğeri ise A+ ve A- (ancak hangisi olduğu önemli değil).

Her şeyi çalıştırdıktan sonra, üzerine bir şey koyduğunuzda tartı negatif bir ağırlık okursa, E+ ve E-'yi değiştirin. (Veya daha kolaysa A+ ve A-. Ama ikisi birden değil!)

Adım 4: 3 Telli Yük Hücreleri Nasıl Kullanılır

Dört adet 3 telli yük hücresi kullanıyorsanız, bunları bize bir parça stripboard ile bağlamanız ve kombinasyondan E+, E-, A+ ve A- bağlantılarını almanız gerekecektir.

Sizin tel renkleriniz benimkinden farklı olabileceği için her bir yük hücresinin 3 tel rengine A, B ve C diyelim.

Direnç aralığındaki bir test ölçer ile her bir tel çifti arasındaki direnci ölçün. 3 olası çift vardır, ancak yalnızca 2 farklı okuma ölçeceksiniz. Diğer ikisinden birini iki kez okuyan çifti belirleyin. Bu çifti A ve C olarak adlandırın. Dışarıda bıraktığınız B'dir. (B ile A veya C arasındaki direnç, A ve C arasındaki direncin yarısıdır.)

Basitçe ifade etmek gerekirse, 4 yük hücresini, her birinin A teli komşusunun A teline ve C teli diğer taraftaki komşusunun C teline bağlı olacak şekilde bir kareye bağlamanız gerekir. Karenin karşı taraflarındaki iki yük hücresinin B telleri E+ ve E-, diğer çiftin B telleri A+ ve A-'dir.

Adım 5: Breadboard'u Kablolama

Breadboard'u kablolamak çok basittir, sadece 4 jumper gerekir. Fritzing kütüphanesi bana HX711 modülünün benimkinden sadece biraz farklı bir versiyonunu sundu ama kablolama aynı. Diyagramı takip edebilir veya farklı bir Arduino kullanıyorsanız, aşağıdaki tablodaki gibi bağlayın:

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

Adım 6: Yük Hücrelerinin Montajı

Alüminyum çubuk tipi yük hücresinin her iki ucunda iki dişli delik bulunur. Arada bir ara parçası bulunan uygun bir tabana monte etmek için bir çift kullanabilirsiniz. Diğer çifti aynı şekilde bir ara parça ile bir tartım platformunu monte etmek için kullanabilirsiniz. Sadece deneysel amaçlar için, elinizdeki hurda ahşap veya plastik parçalarını kullanabilirsiniz, ancak cilalı bir son ürün için daha fazla özen göstermek isteyeceksiniz.

Dört adet 3 telli yük hücresini monte etmenin en kolay yolu iki parça sunta arasındadır. Dört hücreyi pozitif olarak yerleştirmek için tabanda 4 sığ girinti yapmak için bir yönlendirici kullandım. Benim durumumda, girintiler biraz daha derin bir merkezi kuyuya ihtiyaç duyuyordu, böylece alttaki iki perçin tabana dayanmıyordu.

Yük hücrelerini tabanda yerinde tutmak ve ayrıca şerit levhayı ortadaki tabana sabitlemek için sıcakta eriyen bir tutkal tabancası kullandım. Daha sonra tartım platformunu üzerlerine sertçe bastırdım, böylece yük hücrelerinin üstündeki sivilceler hafif girintiler yaptı. Bunları yönlendirici ile derinleştirdim ve yük hücreleriyle hala güzel bir şekilde hizalandıklarını kontrol ettim. Daha sonra her bir girintinin üzerine ve çevresine sıcak eriyik tutkal sürdüm ve tutkal sertleşmeden önce tartım platformunu yük hücrelerinin üzerine hızla bastırdım.

Adım 7: Arduino'yu Programlama

Bilgisayarınızda Arduino IDE'nin kurulu olduğunu ve nasıl kullanılacağını bildiğinizi varsayıyorum. Değilse, birçok Arduino eğitiminden birine bakın - buradaki amacım bu değil.

IDE açılır menülerinden Çizim - Kitaplığı Dahil Et - Kitaplıkları Yönet…'i seçin.

Arama kutusuna hx711 yazın. HX711-master'ı bulmalıdır. Yükle'yi tıklayın.

Ekli HX711.ino örnek taslağını indirin. IDE Dosyası açılır menüsünden, az önce indirdiğiniz dosyayı açın. IDE, bir klasörde olması gerektiğini söyleyecektir - bir klasöre koymasına izin verin.

Krokiyi derleyin ve yükleyin, ardından IDE'deki seri Monitöre tıklayın.

Aşağıda bazı örnek çıktılar var. Başlatma aşamasında, HX711'den ortalama 20 ham okuma görüntüler, ardından darayı ayarlar (yani sıfır noktası). Bundan sonra tek bir ham okuma, ortalama 20 ve ortalama 5 dara daha az verir. Son olarak, gram cinsinden kalibre edilmiş bir okuma vermek için ortalama 5 dara daha az ve ölçek faktörüne bölünür.

Her okuma için kalibre edilmiş ortalama 20'yi ve standart sapmayı verir. Standart sapma, tüm ölçümlerin %68'inin içinde yer alması beklenen değerlerin oranıdır. %95'i bu aralığın iki katı ve %99.7'si aralığın üç katı içinde yer alacaktır. Bu nedenle, sonuçtaki rastgele hataların aralığının bir ölçüsü olarak kullanışlıdır.

Bu örnekte, ilk okumadan sonra platforma 8.75g ağırlığında olması gereken yeni bir sterlinlik madeni para yerleştirdim.

HX711 DemoSkalayı başlatma Ham ave(20): 1400260 Skalayı ayarladıktan sonra: Ham: 1400215 Ham ave(20): 1400230 Ham ave(5) - dara: 27.00 Kalibre edilmiş ave(5): 0.0 Okumalar: Ortalama, Std Dev of 20 okuma: -0.001 0.027 Alınan Zaman: 1.850Sn 20 okumanın Ortalama, Std Dev'i: 5.794 7.862 Alınan Zaman: 1.848Sn Ortalama, Std Dev 20 okumanın: 8.766 0.022 Alınan Zaman: 1.848San 20 okumanın Std Dev'i: 8.751 0.034 Alınan Zaman: 1.849Sn 20 okumanın Ortalama, Std Dev'i: 8.746 0.026 Alınan Zaman: 1.848Sn

Adım 8: Kalibrasyon

Önceki adımdaki Arduino taslağı, 1kg'ım ve dört adet 50kg'lık 3 telli yük hücresi setimle ilgili iki kalibrasyon değeri (veya ölçek faktörü) içeriyor. Bunlar 19. ve 20. satırlardadır. 1 (21. satırda) gibi herhangi bir isteğe bağlı kalibrasyon değerinden başlayarak kendi kalibrasyonunuzu yapmanız gerekecektir.

Herhangi bir standart ağırlığım yoktu, bu yüzden 1kg'lık yük hücresi için 8,75g ağırlığındaki 1 sterlinlik yeni bir madeni para kullandım. İdeal olarak, terazinin maksimum değerinin en az onda biri ağırlığında bir şey kullanmalısınız.

Kabaca uygun ağırlıkta bir şey - herhangi bir şey - bulun. Yerel postanenize götürün, postalamanız gerekiyormuş gibi yapın ve oradaki teraziye koyun ve ağırlığını dikkatlice not edin. Ya da dost canlısı bir yerel manav gibi bir tüccara götürebilirsiniz. Herhangi bir saygın tüccar, ticaret standartlarına uymak için terazilerini düzenli olarak kalibre ettirmelidir.

Artık ağırlığı bilinen bir nesneniz var. Terazinize koyun ve okumayı not edin. Mevcut ölçek faktörünüzü aldığınız okumayla çarpın ve sonucu gram, kilogram, pound, mikro fil veya hangi birimi seçerseniz seçin, okumanın olması gereken şeye bölün. Sonuç, yeni ölçek faktörünüzdür. Bildiğiniz kilonuzu tekrar deneyin ve gerekirse işlemi tekrarlayın.