Измерение веса arduino

Тензодатчики и НХ711. Руководство пользователя.

Общие сведения:

Тензодатчики (типа «мост» и типа «полу-мост») и микросхема HX711 — связка, которая позволит создавать устройства для измерения веса или давления, оказываемого на поверхность датчика, а затем передавать эти показания (с высокой точностью) на плату Arduino.

Видео:

Спецификация:

Спецификация HX711

  • Разрядность АЦП: 24 бит;
  • Коэффициент усиления:
    • Вход А: 64 или 128;
    • Вход В: 32;
  • Частота измерений: 10/80 Гц;
  • Напряжение питания: 5В;
  • Потребляемый ток: до 10 мА;
  • Размеры: 34мм х 21мм;

Спецификация тензодатчиков мостовых

  • Максимальный вес: 1/5/10/20 кг;
  • Отверстия под винты: M4/M5 (подходит под винт с потайной головкой);
  • Размеры: 14мм х 14мм х 80.5мм;

Спецификация тензодатчика полумостового

  • Максимальный вес: 50 кг;
  • Размеры: 34мм х 34мм х 9мм;

Подробнее о плате HX711:

Микросхема HX711 позволяет с высокой точностью получать показания веса или давления, оказываемого на тензодатчик (он же — тензорезистор).

Микросхема имеет 2 канала считывания показания счётчика: А и В:

  • Канал А имеет возможность выбора коэффициента усиления: 64 или 128.
  • Канал В имеет фиксированный коэффициент усиления, равный 32.

Это позволяет подключать к микросхеме HX711 до 2 независимых тензодатчиков! Однако, следует помнить, что чем выше коэффициент усиления, тем выше точность измерения показаний.

Подробнее о датчиках:

Тензорезистивные датчики предназначены для создания на их основе весов, датчиков давления или концевых датчиков.

В основе своей конструкции имеют тонкоплёночные резисторы, которые изменяют своё сопротивление при деформации.

Существует 2 версии данных датчиков:

  • 1 — те, в которых резисторы объединены в мост, подключённый непосредственно к АЦП, который фиксирует изменения значений резисторов. Датчики выполнены из алюминия, имеют форму бруска с 4 отверстиями на одной плоскости и особым сдвоенным отверстием на другой. При установке датчике в рабочее положение необходимо жёстко закрепить одну его сторону, а на вторую установить (при необходимости) платформу для завешивания грузов. Имеют на выходе из датчика 4 провода.

Схема устройства и подключения мостового датчика к микросхеме HX711:

Схема устройства и подключения полу-мостового датчика к микросхеме HX711:

Для 1 тензодатчика:

Для 4 тензодатчиков:

Обратите внимание на то, что если полученные значения имеют отрицательный знак, то вам следует поменять местами датчики, подключенные к выводам А+ и А —

Следует также отметить, что показания тензодатчиков зависят от температуры окружающей среды — при разных температурах показания могут отличаться. Помните это и используйте «тарирование» (обнуление значений датчика) каждый раз при резких перепадах температуры. Если же работа датчика предполагается в условиях перепада температур в известном диапазоне, то вы можете воспользоваться одним из датчиков температуры и создать таблицу зависимости калибровочного коэффициента ( calibration_factor ) от температуры.

Подключение:

Микросхема HX711

На плате есть два разъёма – P1 и P2, на которых имеются следующие обозначения:

Разъём P1

  • GND — земля;
  • VCC — питание 5В;
  • DT, SCK – информационные выводы;

Разъём P2

  • E– , E+ — питание тензорного моста;
  • A– , A+ — подключение канала А;
  • В– , В+ — подключение канала В;

Тензодатчик (мостовой)

У данного тензодатчика 4 выходных провода:

Провода тензодатчика Выводы микросхемы HX711
Красный провод E+
Чёрный провод E-
Зелёный провод A-
Белый провод A+

Тензодатчик (полумостовой)

У данного тензодатчика 3 выходных провода:

Провода тензодатчика Выводы микросхемы HX711
Красный провод E+
Чёрный провод E-
Белый провод A+
Провода тензодатчика Выводы микросхемы HX711
Зелёный провод A-

HX711

Данная плата подключается к Arduino по 4 проводам:

Выводы микросхемы HX711 Выводы Arduino
GND GND
VCC 5V
DT любой цифровой вывод (указывается в скетче)
SCK любой цифровой вывод (указывается в скетче)

Подключение HX711 к Arduino можно осуществить одним из 2 способов:

  1. Напрямую к плате Arduino/Piranha UNO:
  2. К одному из шилдов для подключения:

Питание:

Входное напряжение 5В, подаётся на выводы Vcc (V) и GND (G).

Источник

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Весы на основе Arduino и HX711 своими руками

Микроконтроллерная платформа Arduino позволяет сделать множество несложных, но в то же время полезных в быту вещей. Одной из таких вещей можно назвать весы.

В данном примере будет показано, как самостоятельно собрать весы на основе Arduino, модуля с микросхемой HX711 и четырех весоизмерительных ячеек.

Микросхема HX711 специально предназначенf для усиления сигналов от весоизмерительных ячеек и передачи их в другой микроконтроллер. Весоизмерительные ячейки подключаются к плате с HX711, и эта плата сообщает Arduino, что именно измеряют весоизмерительные ячейки. Весоизмерительные ячейки (на 50 кг в данном случае) представляют собой металлические элементы специальной формы, к которым прикреплены тензодатчики (тензорезисторы). Тензорезисторы – это резисторы, которые меняют свое сопротивление при изгибе. Когда металлическая часть изгибается, сопротивление тензодатчика изменяется (HX711 точно измеряет это небольшое изменение сопротивления).

Установите четыре весоизмерительных ячейки по краям основания весов в четырех углах. Для их фиксации можно задействовать эпоксидную смолу.

Убедитесь, что два терминала на весоизмерительных ячейках имеют наивысшее сопротивление между ними (например, черным и белым), соедините их в петлю в соответствии со цветами, например, черный-черный белый-белый черный-черный белый-белый. Затем можно подавать напряжение возбуждения на два противоположных центральных ответвления и снимать показания с другой пары центральных ответвлений. Таким образом, получим некоторое подобие моста Уитстона. Схема подключения весоизмерительных ячеек к модулю HX711 и затем к Arduino показана ниже.

Далее приведен код (скетч) для Arduino, позволяющий реализовать измерение веса. В нем используется библиотека HX711, которую можно взять на https://github.com/bogde/HX711. Перед началом полноценного использования весов, их необходимо откалибровать. Код калибровки выглядит следующим образом.

Код работы весов на основе Arduino и HX711.

Источник

Весы на Arduino, HX711 и тензодатчика

Автор: Сергей · Опубликовано 12.09.2021 · Обновлено 18.02.2022

Датчик веса (тензодатчик) является очень важным элементом во многих проектах Arduino. Измеряя вес, можно отследить массу, а затем выполнить некоторое действие, например можно сделать дозатор жидкости или произвести расчет массы меда в улий за лето и так далее. В статье расскажу как с помощью Arduino UNO, платы HX711 и тензодатчика собрать весы.

Технические параметры HX711:

► АЦП собран на микросхеме: HX711;
► Разрядность АЦП: 24-бит;
► Коэффициент усиления канала A: 64 или 128;
► Коэффициент усиления канала B: 32;
► Скорость измерений: 10 измерений в секунду (Гц) или 80 измерений в секунду (Гц);
► Напряжение питания: 2,6 – 5,5 В;
► Потребляемый ток:

На плате есть два разъема JP1 и JP2, которые имеют следующие обозначения:

Назначение контактов, разъема JP1:
E+, E- — источник питания;
A-, A+ — дифференциальный вход канала A;
B-, B+ — дифференциальный вход канала B.

Назначение контактов, разъема JP2:
VCC, GND — источник питания;
DT, SCK — информационные шины.

Общие сведенья об тензодатчиках

Существуют несколько видов тензодатчиков: пневматические (газовые), гидравлические (жидкостные) и резистивные (тензометрические), в статье расскажу о резистивных тензодатчике.
Резистивный тензодатчик содержит тензометрические датчик, который изменяет свое сопротивление при воздействии силы. Сам датчик плоский и имеет небольшие размеры, его помещают между пластинами, когда на них действует сила датчик деформируется, следствие чего меняется его сопротивление. Это значение очень маленькое и микроконтроллеру очень трудно измерить показания, поэтому тензодатчики подключают в мостовую схему (так называемую мост Уитстона).

Суть заключается в том, что если мы имеем одинаковое сопротивление на всех тензодатчиках (1 кОм), то ток не проходит через центр моста и это называют балансировка моста. Но если какой либо из тензодатчиков испытывает давление, то изменится сопротивление. Это приведет к дисбалансу моста, и появится напряжение между точками 1 и 2.

Существуют два вида тензодатчиков, о каждом расскажу подробнее:
Первый вариант, датчик содержит четыре тензодатчика и соедены они уже в мост, который можно подключить непосредственно к HX711 для измерения показаний. Сам датчик выполнен из алюминия и выглядит виде бруска с четырьмя проводами.

Схему подключения можно посмотреть ниже:

Второй вариант, датчик содержит один тензодатчик и собран виде делителя напряжения (полумост), для подключения к HX711 необходимо объединить несколько и собрать мостовую схему, это позволяет увеличить измеряемый вес (например взять четыре датчика по 50 кг, получим 200 кг). Датчик выполнен из алюминия в виде квадрата, в центре находится выступающая часть с тензодатчиком. При установке датчика, необходимо закрепить боковые стенки, а центральная часть должна свободно прогибаться.

Схема подключения, полумост с дополнительными резисторами:

Схема подключения двух тензодатчика:

Схема подключения четырех тензодатчика:

Так же, надо не забывать, что показания тензодатчиков зависит от окружающей температуры. Это надо учитывать при разработке своих проектах и производить калибровку каждый раз когда происходит резкой перепад температуры или с помощью датчика температуры, добавлять калибровочный коэффициент.

Подключение тензодатчика к Arduino

Необходимые детали:
► Arduino UNO x 1 шт.
► Тензодатчик для весов до 50 кг x 4 шт.
► Модуль 24-битного АЦП/ЦАП для тензодатчиков на HX711 x 1 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
► Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.

Описание:
В примере покажу как подключить четыре тензодатчика на 50 кг к Arduino UNO, полученные данные будем отправлять в последовательный порт.

Подключение:
Первым делом подключаем четыре тензодатчика к плате HX711, для этого согласно схеме ниже, из четырех датчиков собираем мостовую схему и соединяем провода E+ и E-, а затем A+ и A+. Теперь осталось подключить HX711 к Arduino, для этого подключаем Vcc и GND от HX711 к выводам 5В и GND на Arduino, затем подключаем вывод DT от HX711 к 2 на Arduino и вывод SCK к 3 на Arduino, схема собрана. Для удобства приведу схему подключения ниже.

Так же не забываем, что внутренняя часть тензодатчика должна быть свободна, крепить его необходимо с помощью боковых стенок.

Установка библиотек:
Для работы с модулем необходимо установить библиотеку «HX711», для этого, перейдите в Скетч —> Подключить библиотеку —> Управление библиотеками.

В строке поиска введите «HX711», найдите библиотеку «HX711 by Rob Tillaart» и установите данную библиотеку.

Программа калибровки:
Первым делом необходимо откалибровать тензодатчики, чтобы получить калибровочный коэффициент. Для этого берем любой предмет с известным весом, предмет должен касаться всех четырех тензодатчиков, если габариты не позволяют, необходимо положить пластину. Далее копируем скетч, в параметре weight_of_standard указываем вес предмета, в моем случаи это стакан весом 350 грамм.

Источник

Adblock
detector