كيفية بناء موازين اردوينو: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

في مشروع Restart في لندن ، نعقد فعاليات الإصلاح حيث يتم دعوة أفراد الجمهور لإحضار جميع أنواع العناصر الكهربائية والإلكترونية لإصلاحها ، وذلك لإنقاذهم من مكبات النفايات. قبل بضعة أشهر (في حدث لم أحضره بالفعل) أحضر شخص ما بعض موازين المطبخ المعيبة التي لا يمكن لأحد إصلاحها.

لم أر قط داخل أي موازين رقمية ولم أكن أعرف كيف تعمل ، فقد اعتبرتها تحديًا للبحث عنها ، في هذه العملية ، بناء نسختين خاصتي بها.

إذا كنت ترغب في بناء موازين الوزن الخاصة بك أو دمج وظيفة الوزن في مشروع أوسع ، فيمكنك استخدام Instructable كأساس ، مهما كانت متطلباتك ، من وزن كسور الجرام إلى العديد من الكيلوجرامات.

ومن ثم سأركز على الإلكترونيات والبرامج والمبادئ الأساسية. كيف تدرك مشروعك الخاص هو أمر متروك لك تمامًا.

سأوضح لك أيضًا كيفية معايرتها ، حتى لو لم يكن لديك أي أوزان قياسية.

بعد إجراء بحثي والتحقق من صحته من خلال بناء موازين خاصة بي ، كتبت مبادئ موازين الوزن ، بما في ذلك كل ما يمكنني استنتاجه حول اكتشاف الأخطاء ، في Restart Project Wiki. اذهب ونلقي نظرة!

الخطوة 1: اختيار خلايا التحميل الخاصة بك

جميع موازين الوزن الرقمية مبنية حول إما خلية تحميل ذات 4 أطراف أو أربع خلايا تحميل ذات 3 أطراف. يعتمد ما تحصل عليه على نوع المقاييس التي تريد صنعها. جميعها متوافقة كهربائيًا ورخيصة إلى حد ما لذا يمكنك تغيير رأيك لاحقًا ، أو الحصول على أكثر من نوع واحد لتجربته.

بالنسبة للمطبخ أو الموازين البريدية ذات الحمولة القصوى في حدود 100 جرام إلى 10 كجم ، يمكنك الحصول على 4 خلايا تحميل مكونة من قضيب من الألومنيوم. يتم تركيبها أفقيًا ، ومدعومة من أحد طرفيها وتدعم منصة الوزن في الطرف الآخر. لديها 4 مقاييس إجهاد ملحقة بها. أشرح بشكل كامل كيف يعمل في مقال الويكي الخاص بي ، لذا لن أكرره هنا.

هذه أقل ملاءمة للأحمال الثقيلة مثل موازين الحمام ، حيث يكون وزن الشخص الكامل ، وليس بالضرورة متمركزًا على المنصة ، مدعومًا بشكل أفضل من خلال 4 خلايا تحميل تدعم الزوايا الأربع للمنصة.

هذا هو المكان الذي تكون فيه أربع خلايا تحميل طرفية أكثر ملاءمة. يتم تصنيف كل منها بوزن 50 كجم على نطاق واسع ، والتي يصل وزنها معًا إلى 200 كجم.

تم تصميم الآخرين الذين لديهم تصنيفات أعلى لتعليق الوزن المراد قياسه على غرار موازين الأمتعة

الخطوة الثانية: ما الذي تحتاجه أيضًا

بالإضافة إلى خلية التحميل أو خلايا التحميل ، ستحتاج إلى:

• اردوينو. يمكنك استخدام أي نوع تريده تقريبًا ولكني استخدمت Nano نظرًا لأنه يحتوي على واجهة USB مدمجة ولا يزال يكلف بضعة جنيهات فقط.
• وحدة HX711. قد يأتي هذا مع خلية التحميل الخاصة بك ولكنه متاح بسعر رخيص جدًا كعنصر منفصل من العديد من المصادر.
• للنماذج الأولية ، لوح توصيل 400 نقطة ، وصلات توصيل ، شرائط دبوس ومقبس.

ستحتاج أيضًا إلى الخشب أو البلاستيك أو البراغي أو الغراء أو أي شيء تحتاجه لإصدارك الخاص من المشروع.

الخطوة 3: تحضير الأجزاء

لاستخدام الوحدة النمطية HX711 على اللوح ، قم بلحام خط مقلم بعرض 4 إلى دبابيس الواجهة (GND ، DT ، SCK ، VCC) في HX711.

لسهولة الاتصال وفصل خلية التحميل (خاصةً إذا كنت تقوم بتجربة أكثر من نوع واحد) ، قم بتوصيل شريط مقبس ذي 6 عريض إلى المسامير التناظرية. (أنت فقط بحاجة إلى دبابيس E + و E- و A- و A + لكنني قمت بتركيب شريط بعرض 6 على أي حال في حال أردت تجربة الاثنين الآخرين.)

إذا كنت تستخدم خلية تحميل من 4 أسلاك ، فستحتاج بعد ذلك إلى لحام الخيوط الأربعة من خلية التحميل إلى شريط دبوس بعرض 4. سيكون أول دبابيس هما E + و E- والآخران A- و A +. لقد قمت بتسجيل وصلات اللحام بشريط PVC لحمايتها. تعني علامة على أحد الطرفين وعلامة مقابلة على مقبس الدبوس أنني أعرف الطريق الدائري لتوصيله ، على الرغم من أنني لا أعتقد أنه مهم.

تقوم خلايا الحمل المختلفة بترميز الأسلاك بشكل مختلف ، ولكن من السهل معرفة أيهما. باستخدام مقياس اختبار على نطاق المقاومة ، قم بقياس المقاومة بين كل زوج من الأسلاك. هناك 6 أزواج محتملة من 4 أسلاك لكنك ستحصل على قراءتين مختلفتين فقط. سيكون هناك زوجان يقرأان 33٪ أكثر من الأربعة الآخرين ، على سبيل المثال ، 1000 بدلاً من 750 ْ. أحد هذين الزوجين هو E + و E- والآخر هو A + و A- (لكن لا يهم أيهما).

بمجرد أن تعمل كل شيء ، إذا كان المقياس يقرأ وزنًا سلبيًا عند وضع شيء ما عليه ، فقم بتبديل E + و E-. (أو A + و A- إذا كان الأمر أسهل. لكن ليس كلاهما!)

الخطوة 4: كيفية استخدام خلايا التحميل المكونة من 3 أسلاك

إذا كنت تستخدم أربع خلايا تحميل مكونة من 3 أسلاك ، فسيتعين عليك توصيلها معًا بقطعة من شريط شريطي ، وأخذ اتصالات E + و E- و A + و A- من المجموعة.

نظرًا لأن ألوان الأسلاك الخاصة بك قد تختلف عن ألوان الأسلاك الخاصة بك ، فلنسمي ألوان الأسلاك الثلاثة لكل خلية تحميل A و B و C.

باستخدام مقياس اختبار على نطاق المقاومة ، قم بقياس المقاومة بين كل زوج من الأسلاك. هناك 3 أزواج محتملة ، لكنك ستقيس قراءتين مختلفتين فقط. حدد الزوج الذي يقرأ مرتين أيًا من الاثنين الآخرين. نسمي هذا الزوج A و C الذي تركته هو B (المقاومة بين B و A أو C هي نصف المقاومة بين A و C.)

ببساطة ، تحتاج إلى توصيل 4 خلايا تحميل في مربع ، مع توصيل السلك A لكل منها بالسلك A من جارها ، والسلك C بالسلك C من جارها على الجانب الآخر. الأسلاك B من خليتي تحميل على الجانبين المتقابلين من المربع هي E + و E- ، والأسلاك B للزوج الآخر هي A + و A-

الخطوة 5: توصيل الأسلاك لأعلى اللوح

يعد توصيل الأسلاك في اللوح أمرًا بسيطًا للغاية ، حيث لا يحتاج إلا إلى 4 وصلات توصيل. لم تقدم لي مكتبة Fritzing سوى إصدارًا مختلفًا قليلاً من وحدة HX711 عني ولكن الأسلاك هي نفسها. يمكنك اتباع الرسم التخطيطي ، أو إذا كنت تستخدم Arduino مختلفًا ، فقم بتوصيله كما هو موضح في الجدول أدناه:

اردوينو دبوس HX711 دبوس 3V3 VCC GND GND A0 SCK A1 DT

الخطوة 6: تركيب خلايا التحميل

نوع قضيب الألمنيوم لخلية التحميل به فتحتان ملولبتان في كل طرف. يمكنك استخدام زوج واحد لتثبيته على قاعدة مناسبة مع وجود فاصل بينهما. يمكنك استخدام الزوج الآخر بنفس الطريقة لتركيب منصة وزن ، مرة أخرى ، باستخدام مباعد. فقط للأغراض التجريبية ، يمكنك استخدام أي قطعة من الخشب أو البلاستيك الخردة لديك في متناول اليد ، ولكن بالنسبة لمنتج نهائي مصقول ، ستحتاج إلى مزيد من العناية.

أسهل طريقة لتركيب خلايا الحمل الأربعة المكونة من 3 أسلاك هي بين قطعتين من اللوح. لقد استخدمت جهاز توجيه لعمل 4 مسافات بادئة ضحلة في القاعدة لتحديد موقع الخلايا الأربع بشكل إيجابي. في حالتي ، احتاجت المسافات البادئة إلى بئر مركزي أعمق قليلاً بحيث لا يرتكز مسامير برشام في الأسفل على القاعدة.

لقد استخدمت مسدس الغراء بالذوبان الساخن لتثبيت خلايا التحميل في مكانها على القاعدة وأيضًا لإصلاح اللوح الشريطي على القاعدة في المنتصف. ثم قمت بعد ذلك بالضغط على منصة الوزن بشدة لأسفل حتى تصنع البثور الموجودة أعلى خلايا الحمل مسافات بادئة طفيفة. لقد قمت بتعميقها باستخدام جهاز التوجيه وتحققت من أنها لا تزال تتماشى بشكل جيد مع خلايا التحميل. ثم أضع الغراء المصهور الساخن على كل مسافة بادئة وحولها وضغطت بسرعة على منصة الوزن على خلايا التحميل قبل أن يصلب الغراء.

الخطوة 7: برمجة Arduino

أفترض أن لديك Arduino IDE مثبتًا على جهاز الكمبيوتر الخاص بك وتعرف كيفية استخدامه. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فراجع أحد دروس Arduino العديدة - هذا ليس هدفي هنا.

من القوائم المنسدلة IDE ، حدد Sketch - Include Library - Manage Libraries …

اكتب hx711 في مربع البحث. يجب أن تجد HX711-master. انقر فوق تثبيت.

قم بتنزيل الملف المرفق HX711.ino كمثال للرسم. من القائمة المنسدلة IDE File ، افتح الملف الذي قمت بتنزيله للتو. سيقول IDE أنه يجب أن يكون في مجلد - اسمح له بوضعه في مجلد.

قم بتجميع وتحميل الرسم التخطيطي ، ثم انقر فوق الشاشة التسلسلية في IDE.

فيما يلي بعض الأمثلة على الإخراج. في مرحلة التهيئة ، يعرض متوسط 20 قراءة أولية من HX711 ، ثم يضبط الفارغ (أي نقطة الصفر). بعد ذلك يعطي قراءة خام واحدة ، بمعدل 20 و 5 أقل من الفارغ. أخيرًا ، بمعدل 5 أقل من الفارغ ومقسومًا على عامل المقياس لإعطاء قراءة مُعايرة بالجرام.

لكل قراءة يعطي المتوسط المعاير 20 والانحراف المعياري. الانحراف المعياري هو موجة القيم التي من المتوقع أن تقع ضمنه 68٪ من جميع القياسات. 95٪ سيقع ضمن ضعف هذا النطاق و 99.7٪ ضمن ثلاثة أضعاف النطاق ، لذلك فهو مفيد كمقياس لنطاق الأخطاء العشوائية في النتيجة.

في هذا المثال ، بعد القراءة الأولى ، قمت بوضع عملة معدنية جديدة على المنصة ، والتي يجب أن تزن 8.75 جرام.

عرض توضيحي HX711 تهيئة المقياس الخام (20): 1400260 بعد إعداد المقياس: الخام: 1400215 الخام (20): 1400230 الخام (5) - الفارغ: 27.00 المعاير 20 قراءة: -0.001 0.027 الوقت المستغرق: 1.850 ثانية المتوسط ، Std Dev 20 قراءة: 5.794 7.862 الوقت المستغرق: 1.848 ثانية ، Std Dev 20 قراءة: 8.766 0.022 الوقت المستغرق: 1.848 ثانية ، Std Dev 20 قراءة: 8.751 0.034 الوقت المستغرق: 1.849 ثانية ، متوسط التطور القياسي لـ 20 قراءة: 8.746 0.026 الوقت المستغرق: 1.848 ثانية

الخطوة 8: المعايرة

يحتوي رسم Arduino في الخطوة السابقة على قيمتي معايرة (أو عوامل مقياس) تتعلقان بوزن 1 كجم ومجموعتي المكونة من أربع خلايا تحميل بثلاثة أسلاك سعة 50 كجم. هذه في السطر 19 و 20. ستحتاج إلى إجراء معايرة خاصة بك ، بدءًا من أي قيمة معايرة عشوائية مثل 1 (في السطر 21).

لم يكن لدي أي أوزان قياسية ، لذلك بالنسبة لخلية تحميل 1 كجم ، استخدمت عملة معدنية جديدة بقيمة 1 جنيه إسترليني ، والتي تزن 8.75 جرامًا. من الناحية المثالية ، يجب أن تستخدم شيئًا لا يقل وزنه عن عُشر الحد الأقصى للميزان.

ابحث عن شيء - أي شيء - بوزن مناسب تقريبًا. خذها إلى مكتب البريد المحلي الخاص بك ، وتظاهر أنك بحاجة إلى نشرها ، وضعها على الميزان هناك وقم بتدوين الوزن بعناية. أو يمكنك أخذه إلى تاجر مثل بائع خضار محلي ودود. يجب أن تتم معايرة موازين أي تاجر حسن السمعة بانتظام للامتثال لمعايير التداول.

لديك الآن جسم معروف الوزن. ضعه على الميزان الخاص بك ولاحظ القراءة. اضرب عامل المقياس الحالي بالقراءة التي حصلت عليها وقسم النتيجة على ما يجب أن تكون عليه القراءة ، سواء بالجرامات أو الكيلوجرامات أو الجنيهات أو الأفيال الصغيرة أو أي وحدة تختارها. والنتيجة هي عامل القياس الجديد الخاص بك. جرب وزنك الذي تعرفه مرة أخرى ، وإذا لزم الأمر ، كرر العملية.