Cara Membuat Timbangan Arduino: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Di Restart Project di London kami mengadakan acara perbaikan di mana anggota masyarakat diundang untuk membawa segala macam barang listrik dan elektronik untuk diperbaiki, untuk menyelamatkan mereka dari tempat pembuangan sampah. Beberapa bulan yang lalu (di sebuah acara yang sebenarnya tidak saya hadiri) seseorang membawa timbangan dapur yang rusak yang tidak dapat diperbaiki oleh siapa pun.

Karena tidak pernah melihat ke dalam timbangan digital apa pun dan tidak mengetahui cara kerjanya, saya menganggapnya sebagai tantangan untuk menelitinya, dalam prosesnya, membuat dua versi saya sendiri.

Jika Anda ingin membuat timbangan sendiri atau menggabungkan fungsi penimbangan dalam proyek yang lebih luas, Anda dapat menggunakan Instruksi ini sebagai dasar, apa pun kebutuhan Anda, mulai dari menimbang pecahan gram hingga beberapa kilogram.

Oleh karena itu saya akan berkonsentrasi pada elektronik, perangkat lunak dan prinsip-prinsip yang mendasarinya. Bagaimana Anda menyadari proyek Anda sendiri sepenuhnya terserah Anda.

Saya juga akan menunjukkan cara mengkalibrasinya, bahkan jika Anda tidak memiliki anak timbangan standar.

Setelah melakukan penelitian dan memvalidasinya dengan membuat timbangan sendiri, saya menulis prinsip timbangan, termasuk apa pun yang dapat saya simpulkan tentang penemuan kesalahan, di Restart Project Wiki. Pergi dan lihatlah!

Langkah 1: Memilih Sel Beban Anda

Semua timbangan digital dibangun di sekitar sel beban 4 terminal atau empat sel beban 3 terminal. Yang mana yang didapat tergantung pada timbangan apa yang ingin Anda buat. Mereka semua kompatibel secara elektrik dan cukup murah sehingga Anda dapat berubah pikiran nanti, atau mendapatkan lebih dari satu jenis untuk bereksperimen.

Untuk timbangan dapur atau pos dengan beban maksimum pada kisaran 100g hingga 10kg, Anda bisa mendapatkan sel beban 4 terminal yang terdiri dari batang aluminium. Ini dipasang secara horizontal, ditopang di satu ujung dan menopang platform penimbangan di ujung lainnya. Ini memiliki 4 pengukur regangan yang melekat padanya. Saya menjelaskan sepenuhnya cara kerjanya di artikel wiki saya jadi saya tidak akan mengulanginya di sini.

Ini kurang cocok untuk beban yang lebih berat seperti timbangan kamar mandi, di mana berat penuh seseorang, tidak harus terpusat pada platform, lebih baik didukung oleh 4 sel beban yang mendukung 4 sudut platform.

Di sinilah empat sel beban terminal 3 lebih cocok. Yang masing-masing diberi peringkat 50kg tersedia secara luas, yang bersama-sama akan memiliki berat hingga 200kg.

Lainnya dengan peringkat yang lebih tinggi dirancang untuk menangguhkan berat yang akan diukur setelah mode timbangan bagasi

Langkah 2: Apa Lagi yang Anda Butuhkan

Selain sel beban atau sel beban, Anda memerlukan:

• Sebuah Arduino. Anda dapat menggunakan hampir semua jenis yang Anda suka, tetapi saya menggunakan Nano karena memiliki antarmuka USB built-in dan masih hanya berharga beberapa pound.
• Modul HX711. Ini mungkin dibundel dengan sel beban Anda tetapi tersedia dengan sangat murah sebagai item terpisah dari banyak sumber.
• Untuk pembuatan prototipe, papan tempat memotong roti 400 titik, kabel jumper, pin dan strip soket.

Anda juga akan membutuhkan kayu, plastik, sekrup, lem, atau apa pun yang Anda butuhkan untuk versi proyek Anda.

Langkah 3: Mempersiapkan Bagian

Untuk menggunakan modul HX711 pada papan tempat memotong roti, solder pinstrip 4-lebar ke pin antarmuka (GND, DT, SCK, VCC) dari HX711.

Untuk memudahkan penyambungan dan pemutusan sel beban (terutama jika Anda bereksperimen dengan lebih dari satu jenis) solder strip soket pin 6-lebar ke pin analog. (Anda hanya memerlukan pin E+, E-, A- dan A+ tetapi saya tetap memasang strip 6-lebar jika saya ingin bereksperimen dengan dua lainnya.)

Jika Anda menggunakan sel beban 4-kawat, Anda perlu menyolder 4 kabel dari sel beban ke strip pin 4-lebar. Dua pin pertama adalah E+ dan E- dan dua lainnya A- dan A+. Saya merekatkan sambungan solder dengan selotip PVC untuk melindunginya. Tanda di salah satu ujungnya dan tanda yang sesuai pada soket pin berarti saya tahu ke mana harus menghubungkannya, meskipun menurut saya itu tidak penting.

Sel beban yang berbeda memberi kode warna pada kabel secara berbeda, tetapi mudah untuk membedakan yang mana. Dengan meteran uji pada rentang resistansi, ukur resistansi antara setiap pasang kabel. Ada 6 kemungkinan pasangan dari 4 kabel tetapi Anda hanya akan mendapatkan 2 pembacaan yang berbeda. Akan ada 2 pasang yang membaca 33% lebih banyak dari 4 lainnya, katakanlah, 1.000Ω bukannya 750Ω. Salah satu dari pasangan itu adalah E+ dan E- dan yang lainnya adalah A+ dan A- (tapi tidak masalah yang mana).

Setelah semuanya berfungsi, jika timbangan membaca bobot negatif saat Anda meletakkan sesuatu di atasnya, tukar E+ dan E-. (Atau A+ dan A- jika lebih mudah. Tapi tidak keduanya!)

Langkah 4: Cara Menggunakan Sel Beban 3-kawat

Jika Anda menggunakan empat sel beban 3-kawat, Anda harus menyambungkannya dengan sepotong papan strip, dan mengambil sambungan E+, E-, A+ dan A- dari kombinasi tersebut.

Karena warna kabel Anda mungkin berbeda dari warna saya, sebut saja 3 warna kabel dari setiap sel beban A, B, dan C.

Dengan meteran uji pada rentang resistansi, ukur resistansi antara setiap pasang kabel. Ada 3 kemungkinan pasangan, tetapi Anda hanya akan mengukur 2 pembacaan yang berbeda. Identifikasi pasangan yang membaca dua kali salah satu dari dua lainnya. Sebut pasangan ini A dan C. Yang Anda tinggalkan adalah B. (Hambatan antara B dan A atau C adalah setengah hambatan antara A dan C.)

Sederhananya, Anda perlu memasang 4 sel beban dalam sebuah kotak, dengan kabel A masing-masing terhubung ke kabel A tetangganya, dan kabel C ke kabel C tetangganya di sisi lain. Kabel B dari dua sel beban di sisi berlawanan dari alun-alun adalah E+ dan E-, dan kabel B dari pasangan lainnya adalah A+ dan A-

Langkah 5: Memasang Kabel Breadboard

Menghubungkan papan tempat memotong roti sangat sederhana, hanya membutuhkan 4 jumper. Pustaka Fritzing hanya menawari saya versi modul HX711 yang sedikit berbeda dari milik saya tetapi kabelnya sama. Anda dapat mengikuti diagram, atau jika Anda menggunakan Arduino yang berbeda, sambungkan seperti pada tabel di bawah ini:

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

Langkah 6: Memasang Sel Beban

Jenis sel beban batang aluminium memiliki dua lubang berulir di setiap ujungnya. Anda dapat menggunakan satu pasang untuk memasangnya di alas yang sesuai dengan spacer di antaranya. Pasangan lain yang dapat Anda gunakan dengan cara yang sama untuk memasang platform penimbangan, sekali lagi, dengan spacer. Hanya untuk tujuan eksperimental, Anda dapat menggunakan potongan kayu atau plastik bekas apa pun yang Anda miliki, tetapi untuk produk akhir yang dipoles, Anda harus lebih berhati-hati.

Cara termudah untuk memasang empat sel beban 3-kawat adalah di antara dua buah papan chip. Saya menggunakan router untuk membuat 4 lekukan dangkal di pangkalan untuk menemukan empat sel secara positif. Dalam kasus saya, lekukan membutuhkan sumur tengah yang sedikit lebih dalam sehingga dua paku keling di bagian bawah tidak bertumpu pada alasnya.

Saya menggunakan pistol lem panas meleleh untuk menahan sel beban di tempatnya di alas dan juga untuk memasang stripboard ke alas di tengah. Saya kemudian menekan platform penimbangan dengan keras sehingga jerawat di bagian atas sel beban membuat sedikit lekukan. Saya memperdalam ini dengan router dan memeriksanya masih selaras dengan sel beban. Saya kemudian menempelkan lem panas meleleh pada dan di sekitar setiap lekukan dan dengan cepat menekan platform penimbangan ke sel beban sebelum lem mengeras.

Langkah 7: Memprogram Arduino

Saya berasumsi Anda telah menginstal Arduino IDE di komputer Anda dan tahu cara menggunakannya. Jika tidak, lihat salah satu dari banyak tutorial Arduino - itu bukan tujuan saya di sini.

Dari menu tarik-turun IDE, pilih Sketsa - Sertakan Perpustakaan - Kelola Perpustakaan…

Ketik hx711 di kotak pencarian. Ini harus menemukan HX711-master. Klik Instal.

Download file terlampir contoh sketsa HX711.ino. Dari menu tarik-turun File IDE, buka file yang baru saja Anda unduh. IDE akan mengatakan itu harus dalam folder - izinkan untuk memasukkannya ke dalam satu.

Compile dan upload sketch, lalu klik serial Monitor di IDE.

Di bawah ini adalah beberapa contoh keluaran. Pada fase inisialisasi ini menampilkan rata-rata 20 pembacaan mentah dari HX711, kemudian menetapkan tara (yaitu titik nol). Setelah ini memberikan satu bacaan mentah, rata-rata 20 dan rata-rata 5 dikurangi tara. Akhirnya, rata-rata 5 dikurangi tara dan dibagi dengan faktor skala untuk memberikan pembacaan yang dikalibrasi dalam gram.

Untuk setiap pembacaan itu memberikan rata-rata dikalibrasi 20, dan standar deviasi. Standar deviasi adalah kemarahan nilai di mana 68% dari semua pengukuran diharapkan berbohong. 95% akan berada dalam dua kali rentang ini dan 99,7% dalam tiga kali rentang. Oleh karena itu, ini berguna sebagai ukuran rentang kesalahan acak dalam hasil.

Dalam contoh ini, setelah pembacaan pertama saya menempatkan koin pound baru di platform, yang seharusnya memiliki berat 8.75g.

Demo HX711Menginisialisasi skala Raw ave(20): 1400260 Setelah mengatur skala: Raw: 1400215 Raw ave(20): 1400230 Raw ave(5) - tare: 27,00 Dikalibrasi ave(5): 0,0 Pembacaan: Mean, Std Dev of 20 pembacaan: -0,001 0,027 Waktu yang dibutuhkan: Rata-rata 1,850 Detik, Std Dev dari 20 pembacaan: 5,794 7,862 Waktu yang dibutuhkan: Rata-rata 1,848 Detik, Std Dev dari 20 pembacaan: 8,766 0,022 Waktu yang dibutuhkan: Rata-rata 1,848 Detik, Std Dev dari 20 pembacaan: 8,751 0,034 Waktu yang dibutuhkan: Rata-rata 1,849 Detik, Std Dev dari 20 pembacaan: 8,746 0,026 Waktu yang dibutuhkan: 1,848 Detik

Langkah 8: Kalibrasi

Sketsa Arduino pada langkah sebelumnya berisi dua nilai kalibrasi (atau faktor skala) yang berkaitan dengan 1kg saya dan kumpulan empat sel beban 3-kawat 50kg saya. Ini ada di baris 19 dan 20. Anda perlu melakukan kalibrasi Anda sendiri, dimulai dengan nilai kalibrasi sembarang seperti 1 (pada baris 21).

Saya tidak memiliki bobot standar, jadi untuk sel beban 1kg saya menggunakan koin £1 baru, yang beratnya 8,75g. Idealnya Anda harus menggunakan sesuatu yang beratnya setidaknya sepersepuluh dari timbangan maksimum.

Temukan sesuatu - apa saja - dengan berat yang kira-kira cocok. Bawa ke kantor pos setempat Anda, berpura-pura Anda perlu mempostingnya, dan letakkan di timbangan di sana dan catat beratnya dengan cermat. Atau Anda bisa membawanya ke pedagang seperti penjual sayur lokal yang ramah. Setiap pedagang yang memiliki reputasi baik harus memiliki timbangan yang dikalibrasi secara teratur untuk memenuhi standar perdagangan.

Anda sekarang memiliki objek yang diketahui beratnya. Letakkan di timbangan Anda dan catat bacaannya. Kalikan faktor skala Anda saat ini dengan pembacaan yang Anda dapatkan dan bagi hasilnya dengan pembacaan yang seharusnya, apakah dalam gram, kilogram, pon, gajah mikro atau satuan apa pun yang Anda pilih. Hasilnya adalah faktor skala baru Anda. Coba lagi berat yang Anda ketahui, dan jika perlu, ulangi prosesnya.