เครื่องชั่งห้องน้ำ Arduino พร้อมโหลดเซลล์ 50 กก. และแอมพลิฟายเออร์ HX711: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

คำแนะนำนี้จะอธิบายวิธีการทำเครื่องชั่งน้ำหนักโดยใช้ชิ้นส่วนที่หาซื้อได้ง่ายจากชั้นวาง

วัสดุที่จำเป็น:

1. Arduino - (การออกแบบนี้ใช้ Arduino Uno มาตรฐาน รุ่น Arduino หรือโคลนอื่น ๆ ควรใช้งานได้ด้วย)
2. HX711 บนบอร์ดฝ่าวงล้อม - ไมโครชิปนี้ทำขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการขยายสัญญาณจากโหลดเซลล์และรายงานไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น โหลดเซลล์เสียบเข้ากับบอร์ดนี้ และบอร์ดนี้บอก Arduino ว่าโหลดเซลล์วัดอะไร
3. โหลดเซลล์ขนาด 50 กก. (x4) - โหลดเซลล์เป็นชิ้นส่วนโลหะรูปทรงพิเศษที่มีสเตรนเกจติดกาวไว้ สเตรนเกจเป็นตัวต้านทานที่เปลี่ยนความต้านทานเมื่องอ เมื่อชิ้นส่วนโลหะโค้งงอ ความต้านทานของโหลดเซลล์จะเปลี่ยนไป (HX711 วัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของความต้านทานได้อย่างแม่นยำ) คุณสามารถซื้อโหลดเซลล์และ HX711 เป็นชุดได้ที่นี่: https://www.amazon.com/Degraw-amplifier-weight-Arduino-Bathroom/dp/B075Y5R7T7/ หากคุณซื้อชุดอุปกรณ์ โปรดเขียนรีวิว! มันมีประโยชน์มากสำหรับผู้ซื้อในอนาคต
4. พื้นผิวติดตั้งที่เรียบและทนทาน - เหมาะอย่างยิ่งสำหรับไม้เนื้อแข็งหรือโลหะ
5. สายไฟหลากสีสำหรับต่อทุกส่วน
6. แหล่งจ่ายไฟสำหรับ Arduino

ขั้นตอนที่ 1: ติดตั้งโหลดเซลล์

ติดตั้งโหลดเซลล์ 4 ตัวที่ด้านล่างของเครื่องชั่งที่มุมทั้งสี่ อีพ็อกซี่ทำงานได้ดีในการยึดเข้าที่ ดูแผนภาพการติดตั้ง ซึ่งแสดงพื้นผิวที่ควรติดตั้งกับฐาน และพื้นผิวใดควรสัมผัสพื้น

ขั้นตอนที่ 2: ตรวจสอบการเดินสายไฟของโหลดเซลล์

แผนภาพการเดินสายไฟถูกสร้างขึ้นโดยสมมติว่าโหลดเซลล์สร้างขึ้นตามภาพนี้

เพื่อให้แน่ใจว่าคุณทำถูกต้อง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วสองขั้วบนโหลดเซลล์ใดมีความต้านทานสูงสุดระหว่างขั้วเหล่านี้ (เช่น ขาวดำ เพื่อให้ตรงกับแผนผัง) ต่อสายไฟในลูปการจับคู่สีขนาดใหญ่ เช่น BB WW BB WW แล้วกระตุ้น (E+/E-) สองก๊อกตรงกลางตรงข้าม (R) และสัมผัส (A+/A-) บนก๊อกตรงกลางอีกคู่

หน้านี้ใน Sackexchange มีข้อมูลที่ดียิ่งขึ้น: https://arduino.stackexchange.com/questions/11946/how-to-get-weight-data-from-glass-electronic-bathroom-scale-sensors/18698 #18698

ขั้นตอนที่ 3: ต่อโหลดเซลล์และ HX711

ดูแผนภาพการเดินสายไฟสำหรับวิธีเชื่อมต่อโหลดเซลล์, HX711 และ Arduino

สายโหลดเซลล์บางเส้นเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าการจัดเรียงสะพานวีทสโตน สิ่งนี้อาจทำให้สับสนเล็กน้อย ตัวเลือกที่ดีในการเชื่อมต่อโหลดเซลล์ทั้งหมดด้วยวิธีที่สะอาดและเข้าใจง่ายคือบอร์ดรวมโหลดเซลล์ SparkFun -

การจัดเรียงนี้ทำให้สามารถรวมและวัดโหลดของเซ็นเซอร์โหลดเซลล์ต่างๆ ได้พร้อมกัน

ขั้นตอนที่ 4: เพิ่มไลบรารี HX711 ลงใน Arduino IDE ของคุณ

ห้องสมุด HX711 มีอยู่ที่นี่:

ดูลิงก์นี้บนเว็บไซต์ Arduino สำหรับคำแนะนำในการเพิ่มไลบรารีลงใน Arduino IDE ของคุณ:

ขั้นตอนที่ 5: ปรับเทียบและชั่งน้ำหนัก

Sparkfun มีโปรแกรม Arduino ที่ยอดเยี่ยมในการรันสเกล เวอร์ชันล่าสุดมีอยู่ใน GitHub และพิมพ์ซ้ำด้านล่าง:

ขั้นตอนแรกของซอฟต์แวร์คือการกำหนดปัจจัยการสอบเทียบสำหรับเครื่องชั่ง ในการดำเนินการนี้ ให้เรียกใช้รหัสนี้:

/*

ตัวอย่างการใช้กระดานฝ่าวงล้อม SparkFun HX711 ที่มีมาตราส่วน โดย: Nathan Seidle SparkFun Electronics วันที่: 19 พฤศจิกายน 2014 ใบอนุญาต: รหัสนี้เป็นสาธารณสมบัติ แต่คุณซื้อเบียร์ให้ฉันถ้าคุณใช้สิ่งนี้และเราพบกันสักวันหนึ่ง (ใบอนุญาตเบียร์) นี่คือภาพร่างการสอบเทียบ ใช้เพื่อกำหนด calibration_factor ที่ตัวอย่างหลักใช้ นอกจากนี้ยังแสดงค่า zero_factor ที่เป็นประโยชน์สำหรับโครงการที่มีมวลถาวรบนมาตราส่วนระหว่างรอบพลังงาน ตั้งค่าเครื่องชั่งของคุณและเริ่มสเก็ตช์โดยไม่ต้องชั่งน้ำหนักบนเครื่องชั่ง เมื่ออ่านค่าแล้ว ให้วางน้ำหนักลงบนสเกล กด +/- หรือ a/z เพื่อปรับ calibration_factor จนกว่าค่าที่อ่านได้จะตรงกับน้ำหนักที่ทราบ ใช้ calibration_factor นี้กับตัวอย่างสเก็ตช์ ตัวอย่างนี้ถือว่าปอนด์ (lbs) หากคุณต้องการกิโลกรัม ให้เปลี่ยน Serial.print(" lbs"); เส้นเป็นกก. ปัจจัยการสอบเทียบจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ แต่จะสัมพันธ์เชิงเส้นกับปอนด์ (1 ปอนด์ = 0.453592 กก.) ปัจจัยการสอบเทียบของคุณอาจเป็นบวกหรือลบมาก ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการตั้งค่าระบบมาตราส่วนของคุณและทิศทางที่เซ็นเซอร์เบี่ยงเบนจากสถานะศูนย์ โค้ดตัวอย่างนี้ใช้ไลบรารีที่ยอดเยี่ยมของ bogde:"https://github.com/bogde/HX711" ไลบรารีของ bogde เผยแพร่ภายใต้ GNU GENERAL PUBLIC LICENSE Arduino pin 2 -> HX711 CLK 3 -> DOUT 5V -> VCC GND -> GND พินส่วนใหญ่บน Arduino Uno จะเข้ากันได้กับ DOUT/CLK บอร์ด HX711 สามารถจ่ายไฟได้ตั้งแต่ 2.7V ถึง 5V ดังนั้นไฟ Arduino 5V น่าจะใช้ได้ */ #รวม "HX711.h" #define LOADCELL_DOUT_PIN 3 #define LOADCELL_SCK_PIN 2 HX711 มาตราส่วน; float calibration_factor = -7050; //-7050 ทำงานสำหรับการตั้งค่าขนาดสูงสุด 440lb ของฉัน การตั้งค่าเป็นโมฆะ () { Serial.begin (9600); Serial.println ("ร่างการสอบเทียบ HX711"); Serial.println("เอาน้ำหนักทั้งหมดออกจากมาตราส่วน"); Serial.println("หลังจากการอ่านเริ่มต้น ให้วางน้ำหนักที่ทราบบนมาตราส่วน"); Serial.println("กด + หรือ a เพื่อเพิ่มปัจจัยการสอบเทียบ"); Serial.println("กด - หรือ z เพื่อลดปัจจัยการสอบเทียบ"); scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN); มาตราส่วน.set_scale(); scale.tare(); //รีเซ็ตมาตราส่วนเป็น 0 ยาว zero_factor = scale.read_average(); //รับค่าพื้นฐานการอ่าน Serial.print("Zero factor: "); // สามารถใช้เพื่อลดความจำเป็นในการทดน้ำหนักได้ มีประโยชน์ในโครงการขนาดถาวร Serial.println(zero_factor); } วงเป็นโมฆะ () { scale.set_scale (calibration_factor); //ปรับปัจจัยการสอบเทียบนี้ Serial.print("การอ่าน: "); Serial.print(scale.get_units(), 1); Serial.print("ปอนด์"); //เปลี่ยนค่านี้เป็นกิโลกรัมและปรับปัจจัยการสอบเทียบใหม่หากคุณปฏิบัติตามหน่วย SI เช่น Serial.print(" calibration_factor: "); Serial.print(calibration_factor); Serial.println(); ถ้า (Serial.available ()) { ถ่านชั่วคราว = Serial.read (); if(temp == '+' || temp == 'a') calibration_factor += 10; อื่น if(temp == '-' || temp == 'z') calibration_factor -= 10; } }

หลังจากปรับเทียบมาตราส่วนแล้ว คุณสามารถเรียกใช้โปรแกรมตัวอย่างนี้ แล้วแฮ็กเพื่อจุดประสงค์ของคุณเอง:

/*

ตัวอย่างการใช้กระดานฝ่าวงล้อม SparkFun HX711 ที่มีมาตราส่วน โดย: Nathan Seidle SparkFun Electronics วันที่: 19 พฤศจิกายน 2014 ใบอนุญาต: รหัสนี้เป็นสาธารณสมบัติ แต่คุณซื้อเบียร์ให้ฉันถ้าคุณใช้สิ่งนี้และเราพบกันสักวันหนึ่ง (ใบอนุญาตเบียร์) ตัวอย่างนี้สาธิตเอาท์พุตมาตราส่วนพื้นฐาน ดูภาพร่างการสอบเทียบเพื่อรับ calibration_factor สำหรับการตั้งค่าโหลดเซลล์เฉพาะของคุณ โค้ดตัวอย่างนี้ใช้ไลบรารีที่ยอดเยี่ยมของ bogde:"https://github.com/bogde/HX711" ไลบรารีของ bogde เผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาตสาธารณะของ GNU GENERAL HX711 ทำสิ่งหนึ่งได้ดี: อ่านโหลดเซลล์ บอร์ดฝ่าวงล้อมเข้ากันได้กับโหลดเซลล์ที่ใช้สะพานหินข้าวสาลี ซึ่งจะช่วยให้ผู้ใช้สามารถวัดทุกอย่างได้ตั้งแต่ไม่กี่กรัมจนถึงหลายสิบตัน Arduino pin 2 -> HX711 CLK 3 -> DAT 5V -> VCC GND -> GND บอร์ด HX711 สามารถจ่ายไฟได้ตั้งแต่ 2.7V ถึง 5V ดังนั้นไฟ Arduino 5V น่าจะใช้ได้ */ #include "HX711.h" #define calibration_factor -7050.0 // ค่านี้ได้มาจาก SparkFun_HX711_Calibration sketch #define LOADCELL_DOUT_PIN 3 #define LOADCELL_SCK_PIN 2 HX711 scale; การตั้งค่าเป็นโมฆะ () { Serial.begin (9600); Serial.println ("สาธิตมาตราส่วน HX711"); scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN); scale.set_scale(calibration_factor); //ค่านี้ได้มาจากการใช้ SparkFun_HX711_Calibration sketch scale.tare(); //สมมติว่าไม่มีน้ำหนักบนมาตราส่วนเมื่อเริ่มต้น ให้รีเซ็ตมาตราส่วนเป็น 0 Serial.println("การอ่าน:"); } วงเป็นโมฆะ () { Serial.print ("การอ่าน: "); Serial.print(scale.get_units(), 1); //scale.get_units() ส่งคืน Serial.print แบบลอยตัว (" lbs"); //คุณสามารถเปลี่ยนค่านี้เป็น kg ได้ แต่คุณจะต้องปรับโครงสร้างใหม่ calibration_factor Serial.println(); }