Kaip sukurti „Arduino“svarstykles: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

„Restart Project“Londone rengiame remonto renginius, kuriuose visuomenės nariai yra kviečiami atsinešti remontui visų rūšių elektros ir elektronikos gaminių, kad jie būtų išgelbėti nuo sąvartynų. Prieš kelis mėnesius (renginyje, kuriame iš tikrųjų nedalyvavau) kažkas atvežė sugedusių virtuvinių svarstyklių, kurių niekas negalėjo pataisyti.

Niekada nemačiusi jokių skaitmeninių svarstyklių ir nežinojusi, kaip jos veikia, priėmiau iššūkį jas tirti, sukurdamas dvi savo versijas.

Jei norite sukurti savo svarstykles arba įtraukti svėrimo funkciją į platesnį projektą, galite naudoti šią instrukciją kaip pagrindą, kad ir kokie būtų jūsų reikalavimai, pradedant nuo gramo dalių iki daugelio kilogramų.

Todėl daugiausia dėmesio skirsiu elektronikai, programinei įrangai ir pagrindiniams principams. Tai, kaip jūs suprasite savo projektą, visiškai priklauso nuo jūsų.

Taip pat parodysiu, kaip juos kalibruoti, net jei neturite standartinių svorių.

Atlikęs savo tyrimą ir jį patvirtinęs, sukūręs savo svarstykles, „Restart Project Wiki“parašiau svarstyklių principus, įskaitant viską, ką galėčiau daryti išvadą apie gedimų paiešką. Eik ir pasižiūrėk!

1 žingsnis: apkrovos elementų pasirinkimas

Visos skaitmeninės svarstyklės yra sudarytos iš 4 gnybtų arba keturių 3 galinių apkrovos elementų. Kurį gauti, priklauso nuo to, kokias svarstykles norite pagaminti. Visi jie yra suderinami su elektra ir yra gana pigūs, todėl vėliau galite persigalvoti arba išbandyti daugiau nei vieną tipą.

Virtuvės ar pašto svarstyklėms, kurių maksimali apkrova yra nuo 100 g iki 10 kg, galite gauti 4 gnybtų apkrovos elementus, sudarytus iš aliuminio strypo. Jis sumontuotas horizontaliai, iš vieno galo paremtas, o iš kito - atraminė svėrimo platforma. Prie jo pritvirtinti 4 įtempimo matuokliai. Savo wiki straipsnyje aš išsamiai paaiškinu, kaip tai veikia, todėl čia to nekartosiu.

Jie mažiau tinka sunkesnėms apkrovoms, pavyzdžiui, vonios svarstyklėms, kai visą žmogaus svorį, nebūtinai sutelktą į platformą, geriau atlaiko 4 apkrovos elementai, palaikantys 4 platformos kampus.

Čia labiau tinka keturi 3 galiniai apkrovos elementai. Plačiai parduodami vienetai, kurių kiekvienas sveria 50 kg, o kartu jie sveria iki 200 kg.

Kiti, turintys dar aukštesnius įvertinimus, yra skirti sustabdyti matuojamą svorį pagal bagažo svarstyklių madą

2 žingsnis: ko dar reikia

Be apkrovos langelio ar apkrovos elementų, jums reikės:

• Arduino. Galite naudoti praktiškai bet kokį jums patinkantį tipą, bet aš naudojau „Nano“, nes jame yra integruota USB sąsaja ir vis tiek kainuoja tik kelis svarus.
• HX711 modulis. Jis gali būti komplektuojamas su jūsų apkrovos elementu, tačiau jį galima įsigyti labai pigiai kaip atskirą elementą iš daugelio šaltinių.
• Prototipų kūrimui reikia 400 taškų duonos lentos, jungiamųjų laidų, kaiščio ir lizdo juostelių.

Jums taip pat reikės medienos, plastiko, varžtų, klijų ar bet ko, ko jums reikia konkrečiai projekto versijai.

3 žingsnis: dalių paruošimas

Norėdami naudoti HX711 modulį ant duonos lentos, lituokite 4 pločio juostelę prie HX711 sąsajos kaiščių (GND, DT, SCK, VCC).

Norėdami lengvai prijungti ir atjungti apkrovos elementą (ypač jei eksperimentuojate su daugiau nei viena rūšimi), lituokite 6 pločio kaiščio lizdą prie analoginių kaiščių. (Jums reikia tik E+, E-, A- ir A+ kaiščių, bet aš vis tiek pritvirtinau 6 pločio juostelę, jei norėčiau eksperimentuoti su kitais dviem.)

Jei naudojate 4 laidų apkrovos elementą, turėsite lituoti 4 laidus nuo apkrovos elemento iki 4 pločio kaiščio juostelės. Pirmieji du kaiščiai bus E+ ir E-, o kiti du- A ir A+. Lydmetalio jungtis užklijavau PVC juostele, kad jas apsaugočiau. Ženklas viename gale ir atitinkamas ženklas ant kaiščio lizdo reiškia, kad žinau, kokiu būdu jį prijungti, nors nemanau, kad tai svarbu.

Skirtingi apkrovos elementai skirtingai koduoja laidus, tačiau nesunku pasakyti, kuris yra kuris. Naudodami bandymo matuoklį varžos diapazone, išmatuokite varžą tarp kiekvienos laidų poros. Yra 6 galimos 4 laidų poros, tačiau gausite tik 2 skirtingus rodmenis. Bus 2 poros, kurios nuskaito 33% daugiau nei kitos 4, tarkime, 1 000Ω, o ne 750Ω. Viena iš šių porų yra E+ ir E-, o kita- A+ ir A- (bet nesvarbu, kuri).

Kai viskas pavyks, jei skalė, rodydama ką nors ant jos, rodo neigiamą svorį, pakeiskite E+ ir E-. (Arba A+ ir A-, jei lengviau. Bet ne abu!)

4 žingsnis: Kaip naudoti 3 laidų apkrovos elementus

Jei naudojate keturis 3 laidų apkrovos elementus, turėsite juos sujungti su juostelės gabalu ir iš derinio paimti E+, E-, A+ ir A- jungtis.

Kadangi jūsų vielos spalvos gali skirtis nuo manosios, pavadinkime 3 kiekvienos apkrovos kameros A, B ir C vielos spalvas.

Naudodami bandymo matuoklį varžos diapazone, išmatuokite varžą tarp kiekvienos laidų poros. Galimos 3 poros, tačiau matuojate tik 2 skirtingus rodmenis. Nustatykite porą, kuri skaito du kartus iš kitų dviejų. Pavadinkite šią porą A ir C. Viena, kurią palikote, yra B. (Varža tarp B ir A arba C yra pusė pasipriešinimo tarp A ir C.)

Paprasčiau tariant, keturis apkrovos elementus turite sujungti į kvadratą, kiekvienos A laidas prijungtas prie kaimyno A laido, o C laidas - prie kaimyno C laido kitoje pusėje. Dviejų apkrovos elementų B laidai priešingose kvadrato pusėse yra E+ ir E-, o kitos poros B laidai yra A+ ir A-

5 veiksmas: „Breadboard“prijungimas

Duonos lentos prijungimas yra labai paprastas, reikia tik 4 trumpiklių. „Fritzing“biblioteka man pasiūlė tik šiek tiek kitokią HX711 modulio versiją nei mano, tačiau laidai yra tie patys. Galite sekti schemą arba, jei naudojate kitą „Arduino“, prijunkite ją taip, kaip nurodyta toliau esančioje lentelėje:

„Arduino“kaištis HX711 kaištis 3V3 VCC GND GND A0 SCK A1 DT

6 žingsnis: apkrovos elementų montavimas

Aliuminio strypo tipo apkrovos elementas turi dvi sriegines angas kiekviename gale. Galite naudoti vieną porą, kad ją pritvirtintumėte prie tinkamo pagrindo, tarp kurių būtų tarpiklis. Kitą porą galite naudoti tuo pačiu būdu, kad vėl pritvirtintumėte svėrimo platformą su tarpikliu. Tik eksperimentiniais tikslais galite naudoti bet kokius medžio laužo ar plastiko gabalus, kuriuos turite atiduoti, tačiau galutiniam šlifuotam produktui norėsite labiau rūpintis.

Lengviausias būdas sumontuoti keturis 3 laidų apkrovos elementus yra tarp dviejų medžio drožlių plokštės dalių. Aš naudoju maršrutizatorių, kad padaryčiau 4 seklias įdubas pagrinde, kad būtų galima teigiamai rasti keturias ląsteles. Mano atveju, įdubimams reikėjo šiek tiek gilesnio centrinio šulinio, kad dvi kniedės apačioje neliktų ant pagrindo.

Aš naudoju karšto lydalo klijų pistoletą, kad išlaikyčiau apkrovos elementus ant pagrindo ir taip pat pritvirtinčiau juostą ant pagrindo viduryje. Tada aš stipriai paspaudžiau ant jų svėrimo platformą, kad spuogai ant apkrovos elementų viršūnių padarytų nedidelius įdubimus. Aš juos pagilinau naudodami maršrutizatorių ir patikrinau, ar jie vis dar gerai suderinti su apkrovos elementais. Tada ant kiekvieno įdubimo ir aplink jį uždėjau karšto lydalo klijus ir prieš klijų sukietėjimą greitai paspaudžiau svėrimo platformą ant apkrovos elementų.

7 žingsnis: „Arduino“programavimas

Manau, kad jūsų kompiuteryje įdiegta „Arduino IDE“ir žinote, kaip ja naudotis. Jei ne, patikrinkite vieną iš daugelio „Arduino“vadovėlių - čia ne mano tikslas.

Išskleidžiamuosiuose IDE meniu pasirinkite Eskizas - Įtraukti biblioteką - Tvarkyti bibliotekas …

Paieškos laukelyje įveskite hx711. Ji turėtų rasti HX711-master. Spustelėkite Įdiegti.

Atsisiųskite pridėto failo HX711.ino eskizo pavyzdį. Išskleidžiamajame meniu IDE failas atidarykite ką tik atsisiųstą failą. IDE pasakys, kad jis turi būti aplanke - leiskite jam jį sudėti į vieną.

Sudarykite ir įkelkite eskizą, tada spustelėkite IDE serijinį monitorių.

Žemiau yra keletas išvesties pavyzdžių. Inicijavimo etape jis rodo vidutiniškai 20 neapdorotų HX711 rodmenų, tada nustato tarą (t. Y. Nulinį tašką). Po to gaunamas vienas neapdorotas rodmuo, vidutiniškai 20 ir vidutiniškai 5 mažesnis už tarą. Galiausiai vidutiniškai 5 atėmus tarą ir padalijus iš skalės koeficiento, kad gautumėte kalibruotą rodmenį gramais.

Kiekvienam rodmeniui pateikiamas kalibruotas vidurkis 20 ir standartinis nuokrypis. Standartinis nuokrypis yra verčių siautėjimas, kurio ribose turėtų būti 68% visų matavimų. 95% bus dvigubai didesniame diapazone, o 99,7% - tris kartus didesniame diapazone. Todėl tai naudinga matuojant atsitiktinių rezultatų klaidų diapazoną.

Šiame pavyzdyje po pirmojo skaitymo ant platformos padėjau naują svaro monetą, kuri turėtų sverti 8,75 g.

HX711 Demo Skalės inicijavimas Raw ave (20): 1400260 Nustatę skalę: Neapdorota: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Neapdorota ave (5) - tara: 27.00 Kalibruota ave (5): 0.0 Rodmenys: Mean, Std Dev of 20 rodmenų: -0,001 0,027 Laikas: 1,850 sek. Vidurkis, 20 rodmenų standartinis devis: 5,794 7,862 Laikas: 1,848 sek. Vidurkis, 20 rodmenų pastovusis dev: 8,766 0,022 Laikas: 1,848 sek. 0.034 Laikas: 1.849 sek. Vidurkis, pastovus 20 rodmenų rodiklis: 8.746 0.026 Laikas: 1.848 sek.

8 žingsnis: kalibravimas

Ankstesniame žingsnyje esančiame „Arduino“eskize yra dvi kalibravimo vertės (arba skalės koeficientai), susijusios su mano 1 kg ir keturių 50 kg 3 laidų apkrovos elementų rinkiniu. Tai yra 19 ir 20 eilutėse. Turėsite atlikti savo kalibravimą, pradedant nuo bet kokios savavališkos kalibravimo vertės, tokios kaip 1 (21 eilutėje).

Neturėjau jokių standartinių svorių, todėl 1 kg svorio elementui panaudojau naują 1 svaro monetą, kuri sveria 8,75 g. Idealiu atveju turėtumėte naudoti kažką, sveriantį bent dešimtadalį didžiausios skalės.

Raskite ką nors - bet kokio - maždaug tinkamo svorio. Nuneškite jį į savo vietinį paštą, apsimeskite, kad turite jį paskelbti, padėkite ant svarstyklių ir atidžiai užrašykite svorį. Arba galite nunešti prekiautoją, pvz., Draugišką vietinį žalumyną. Bet kuris gerbiamas prekybininkas turėtų reguliariai kalibruoti svarstykles, kad atitiktų prekybos standartus.

Dabar turite žinomo svorio objektą. Padėkite jį ant svarstyklių ir atkreipkite dėmesį į rodmenis. Padauginkite dabartinį skalės koeficientą iš gauto rodmens ir padalykite rezultatą iš to, koks turėjo būti rodmuo-gramais, kilogramais, svarais, mikro-drambliais ar kitais pasirinktais vienetais. Rezultatas yra jūsų naujas mastelio koeficientas. Dar kartą išbandykite savo svorį ir, jei reikia, pakartokite procesą.