نحوه ساخت ترازوی آردوینو: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

در پروژه Restart در لندن ، ما رویدادهای تعمیراتی را برگزار می کنیم که در آن از عموم مردم دعوت می شود تا انواع وسایل برقی و الکترونیکی را برای تعمیر به همراه داشته باشند تا آنها را از محل دفن زباله نجات دهند. چند ماه پیش (در رویدادی که من واقعاً شرکت نکردم) کسی ترازوی آشپزخانه معیوب را آورد که هیچ کس نمی توانست آنها را تعمیر کند.

هرگز با ترازوهای دیجیتالی توزین را ندیده ام و نمی دانم که چگونه کار می کنند ، من تحقیق در مورد آنها را به عنوان یک چالش در نظر گرفتم ، در این فرایند ، دو نسخه از خودم را ساختم.

اگر می خواهید مقیاس های وزنی خود را بسازید یا یک توزین را در یک پروژه وسیع تر وارد کنید ، می توانید از این دستورالعمل به عنوان مبنایی ، بدون توجه به نیاز خود ، از وزن کسرهای یک گرم تا چندین کیلوگرم استفاده کنید.

بنابراین ، من بر روی وسایل الکترونیکی ، نرم افزار و اصول اساسی تمرکز می کنم. اینکه چگونه پروژه خود را درک می کنید کاملاً به شما بستگی دارد.

من همچنین نحوه کالیبراسیون آنها را به شما نشان خواهم داد ، حتی اگر هیچ وزنه استانداردی ندارید.

با انجام تحقیقات خود و تأیید آن با ساخت ترازوی خودم ، اصول ترازو را ، از جمله هر آنچه می توانم در مورد خطا یابی استنباط کنم ، در ویکی پروژه پروژه راه اندازی مجدد نوشتم. برو نگاه کن!

مرحله 1: انتخاب سلولهای بارگذاری خود

تمام ترازوهای توزین دیجیتالی در اطراف یک لودسل 4 پایانه یا چهار لودسل 3 پایانه ساخته شده اند. اینکه کدام را انتخاب کنید بستگی به نوع ترازوهایی دارد که می خواهید بسازید. همه آنها از نظر برقی سازگار هستند و نسبتاً ارزان هستند ، بنابراین می توانید نظر خود را بعداً تغییر دهید یا بیش از یک نوع را برای آزمایش استفاده کنید.

برای ترازوهای آشپزخانه یا پستی با حداکثر بار در محدوده 100 تا 10 کیلوگرم ، می توانید بارسلول های 4 ترمینال متشکل از نوار آلومینیومی تهیه کنید. این به صورت افقی نصب شده است ، در یک طرف پشتیبانی می شود و در طرف دیگر از سکوی توزین پشتیبانی می کند. دارای 4 کرنش سنج متصل به آن است. من در مقاله ویکی خود نحوه کارکرد آن را کاملاً توضیح می دهم ، بنابراین آن را در اینجا تکرار نمی کنم.

اینها برای بارهای سنگین تر مانند ترازوهای حمام مناسب نیستند ، جایی که وزن کامل یک فرد ، لزوماً روی سکو متمرکز نیست ، توسط 4 سلول بار پشتیبانی کننده 4 گوشه سکو بهتر پشتیبانی می شود.

این جایی است که چهار بار سلول 3 پایانه مناسب تر هستند. هر کدام با وزن 50 کیلوگرم به طور گسترده در دسترس هستند که وزن آنها در مجموع تا 200 کیلوگرم خواهد بود.

سایرین با رتبه های بالاتر حتی برای تعلیق وزنی که باید بعد از ترازوی چمدان اندازه گیری شود ، تعلیق می شوند

مرحله 2: به چه چیز دیگری نیاز دارید

علاوه بر لودسل یا لودسل ، به موارد زیر نیز نیاز دارید:

• یک آردوینو تقریباً می توانید از هر نوع دلخواه استفاده کنید ، اما من از نانو استفاده کردم زیرا رابط USB آن داخلی است و هنوز هم چند پوند هزینه دارد.
• ماژول HX711 این ممکن است همراه با لودسل شما باشد ، اما به صورت جداگانه از منابع مختلف بسیار ارزان در دسترس است.
• برای نمونه سازی ، یک نانبرد 400 نقطه ای ، سرپوش های بلوز ، نوارهای پین و سوکت.

شما همچنین به چوب ، پلاستیک ، پیچ ، چسب یا هر چیزی که برای نسخه خاص پروژه نیاز دارید نیاز خواهید داشت.

مرحله 3: آماده سازی قطعات

برای استفاده از ماژول HX711 روی تخته نان ، یک نوار پین 4 عرض به پین های رابط (GND ، DT ، SCK ، VCC) HX711 بچسبانید.

برای اتصال آسان و قطع لودسل (به ویژه اگر بیش از یک نوع را آزمایش می کنید) یک نوار سوکت پین 6 پهن را به پین های آنالوگ لحیم کنید. (شما فقط به پین های E+ ، E- ، A- و A+ احتیاج دارید اما به هر حال من یک نوار 6 پهن را در صورت تمایل به آزمایش با دو تای دیگر نصب کردم.)

اگر از لودسل 4 سیم استفاده می کنید ، باید 4 سر را از لودسل به یک نوار پین 4 پهن بچسبانید. دو پین اول E+ و E- و دو پین A- و A+ دیگر خواهند بود. برای محافظت از اتصالات لحیم کاری ، آنها را با نوار PVC چسباندم. یک علامت در یک انتها و یک علامت مربوطه در سوکت پین به این معنی است که من می دانم کدام طرف را باید به آن متصل کنم ، اگرچه فکر نمی کنم مهم باشد.

سلول های بارگذاری مختلف سیم ها را متفاوت رنگ می کنند ، اما به راحتی می توان تشخیص داد که کدام است. با استفاده از یک متر سنج در محدوده مقاومت ، مقاومت بین هر جفت سیم را اندازه بگیرید. 6 جفت 4 سیم وجود دارد ، اما فقط 2 خوانش متفاوت خواهید داشت. 2 جفت وجود دارد که 33٪ بیشتر از 4 تای دیگر ، مثلاً 1 ، 000Ω به جای 750Ω ، می خوانند. یکی از آن جفت ها E+ و E- و دیگری A+ و A- است (اما مهم نیست کدام).

هنگامی که همه چیز کار می کند ، اگر مقیاس وزن منفی را هنگام قرار دادن چیزی روی آن می خواند ، E+ و E- را عوض کنید. (یا A+ و A- اگر راحت تر است. اما نه هر دو!)

مرحله 4: نحوه استفاده از سلولهای بار 3 سیم

اگر از چهار لودسل 3 سیمه استفاده می کنید ، باید آنها را با یک تخته نوار به هم وصل کنید و اتصالات E+ ، E- ، A+ و A- را از ترکیب بگیرید.

از آنجا که رنگ سیم شما ممکن است با رنگ من متفاوت باشد ، اجازه دهید 3 رنگ سیم هر لودسل را A ، B و C بنامیم.

با استفاده از یک متر سنج در محدوده مقاومت ، مقاومت بین هر جفت سیم را اندازه بگیرید. 3 جفت ممکن است ، اما شما فقط 2 قرائت مختلف را اندازه گیری می کنید. جفتی را که دوبار از هر دو مورد دیگر خوانده می شود ، مشخص کنید. این جفت را A و C بنامید. چیزی که کنار گذاشته اید B است (مقاومت بین B و A یا C نصف مقاومت A و C است)

به بیان ساده ، شما باید 4 لودسل را در یک مربع سیم کشی کنید ، در حالی که سیم A هر یک به سیم A همسایه خود و سیم C به سیم C همسایه خود در طرف دیگر متصل شده است. سیمهای B دو سلول بار در طرفین مربع E+ و E- و سیمهای B جفت دیگر A+ و A- هستند

مرحله 5: سیم کشی کردن Breadboard

سیم کشی تخته نان بسیار ساده است و فقط به 4 پرش نیاز دارد. کتابخانه Fritzing فقط یک نسخه کمی متفاوت از ماژول HX711 را با من ارائه داد اما سیم کشی یکسان است. می توانید نمودار را دنبال کنید ، یا اگر از آردوینو دیگری استفاده می کنید ، آن را مانند جدول زیر سیم کشی کنید:

آردوینو پین HX711 پین 3V3 VCC GND GND A0 SCK A1 DT

مرحله 6: نصب سلولهای بار

نوع میله آلومینیومی لودسل دارای دو سوراخ رزوه دار در هر سر است. می توانید از یک جفت برای نصب روی پایه مناسب و فاصله بین آنها استفاده کنید. جفت دیگر را می توانید به همان شیوه برای نصب سکوی وزنه ، مجدداً با فاصله دهنده استفاده کنید. فقط برای اهداف تجربی می توانید از هر تکه چوب یا پلاستیک ضایعاتی که باید در دست داشته باشید استفاده کنید ، اما برای محصول نهایی صیقلی می خواهید مراقبت بیشتری انجام دهید.

ساده ترین راه برای نصب چهار لودسل 3 سیمه بین دو تخته نئوپان است. من از یک روتر برای ایجاد 4 فرورفتگی کم عمق در پایه استفاده کردم تا چهار سلول را به طور مثبت قرار دهم. در مورد من ، تورفتگی ها نیاز به یک چاه مرکزی کمی عمیق تر داشتند به طوری که دو پرچ در قسمت پایین روی پایه قرار نگرفته بود.

من از اسلحه چسب مذاب داغ برای نگه داشتن سلول های بار در پایه و همچنین ثابت کردن نوار بر روی پایه در وسط استفاده کردم. سپس سکوی توزین را به شدت روی آنها فشار دادم تا جوش های روی سلولهای بارگذاری باعث ایجاد تورفتگی جزئی شوند. من این موارد را با روتر عمیق تر کردم و بررسی کردم که هنوز همخوانی خوبی با لودسل ها دارند. سپس چسب مذاب داغ را روی و اطراف هر فرورفتگی قرار دادم و قبل از سفت شدن چسب ، سکوی توزین را به سرعت روی سلولهای بار فشار دادم.

مرحله 7: برنامه نویسی آردوینو

فرض می کنم که Arduino IDE را بر روی رایانه خود نصب کرده اید و نحوه استفاده از آن را می دانید. اگر نه ، یکی از بسیاری از آموزش های آردوینو را بررسی کنید - این هدف من در اینجا نیست.

از منوهای کشویی IDE ، Sketch - Include Library - Manage Libraries را انتخاب کنید.

در کادر جستجو hx711 را تایپ کنید. باید HX711-master را پیدا کند. روی نصب کلیک کنید.

فایل پیوست HX711.ino را به عنوان نمونه طرح بارگیری کنید. از منوی کشویی IDE File ، فایلی را که بارگیری کرده اید باز کنید. IDE می گوید که باید در یک پوشه باشد - اجازه دهید آن را در یک پوشه قرار دهد.

طرح را کامپایل و بارگذاری کنید ، سپس روی سریال Monitor در IDE کلیک کنید.

در زیر چند نمونه خروجی آورده شده است. در مرحله مقداردهی اولیه ، به طور متوسط 20 قرائت خام از HX711 نمایش می دهد ، سپس تار (یعنی نقطه صفر) را تنظیم می کند. پس از این یک خوانش خام واحد ، به طور متوسط 20 و به طور متوسط 5 کمتر از تار می دهد. سرانجام ، به طور متوسط 5 تار کمتر و بر ضریب مقیاس تقسیم می شود تا یک مقدار کالیبره شده بر حسب گرم باشد.

برای هر بار خواندن ، میانگین کالیبره شده 20 و انحراف استاندارد را ارائه می دهد. انحراف استاندارد خشم مقادیری است که انتظار می رود 68 درصد از همه اندازه گیری ها در آن نهفته باشد. 95 will در دو برابر این محدوده و 99.7٪ در سه برابر محدوده خواهد بود. بنابراین به عنوان اندازه گیری محدوده خطاهای تصادفی در نتیجه مفید است.

در این مثال ، پس از اولین خواندن ، من یک سکه پوند جدید روی سکوی خود قرار دادم که باید وزن آن 8.75 گرم باشد.

HX711 نسخه ی نمایشی راه اندازی مقیاس Raw ave (20): 1400260 پس از راه اندازی مقیاس: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tare: 27.00 Calibrated ave (5): 0.0 خوانده شده: میانگین ، Std Dev of 20 قرائت: -0.001 0.027 زمان مصرف: 1.850 میانگین ثانیه ، Std Dev 20 قرائت: 5.794 7.862 زمان مصرف: 1.848 متوسط ثانیه ، Std Dev 20 قرائت: 8.766 0.022 زمان مصرف: 1.848 متوسط ، Std Dev از 20 قرائت: 8.751 0.034 زمان صرف شده: 1.849 میانگین ثانیه ، Std Dev از 20 قرائت: 8.746 0.026 زمان صرف شده: 1.848 ثانیه

مرحله 8: کالیبراسیون

طرح آردوینو در مرحله قبل شامل دو مقدار کالیبراسیون (یا فاکتورهای مقیاس) مربوط به 1 کیلوگرم من و مجموعه چهار لودسل 3 سیم 50 کیلویی من است. اینها در خطوط 19 و 20 هستند. شما باید کالیبراسیون خود را انجام دهید ، با هر مقدار کالیبراسیون دلخواه مانند 1 (در خط 21) شروع کنید.

من هیچ وزنه استانداردی نداشتم ، بنابراین برای لودسل 1 کیلوگرمی از یک سکه جدید 1 پوندی استفاده کردم که وزن آن 8.75 گرم است. در حالت ایده آل باید از چیزی استفاده کنید که وزن آن حداقل یک دهم حداکثر مقیاس باشد.

چیزی پیدا کنید - هر چیزی - با وزن تقریباً مناسب. آن را به اداره پست محلی خود ببرید ، وانمود کنید که باید آن را ارسال کنید ، و آن را روی ترازو بگذارید و وزن را دقیق یادداشت کنید. یا می توانید آن را به یک تاجر مانند یک سبزی فروش محلی دوستانه ببرید. هر معامله گر معتبر باید مقیاس خود را مرتباً کالیبره کند تا مطابق با استانداردهای معاملاتی باشد.

اکنون یک جسم با وزن شناخته شده دارید. آن را روی ترازوی خود قرار دهید و به خواندن توجه کنید. ضریب مقیاس فعلی خود را با خواندن به دست آمده ضرب کنید و نتیجه را با آنچه باید اندازه گیری کنید تقسیم کنید ، چه بر حسب گرم ، کیلوگرم ، پوند ، میکرو فیل یا هر واحد دیگری که انتخاب می کنید. نتیجه ، عامل مقیاس جدید شماست. وزن خود را دوباره امتحان کنید و در صورت لزوم ، این روند را تکرار کنید.