Меню

Как сделать электронные весы своими руками схема

Электронные весы на HX711

В данной статье будет рассмотрена схема самодельных электронных весов на PIC16F628A, модуле АЦП с микросхемой HX711 и тензодатчиком. В прошлой статье «Микросхема HX711 с микроконтроллером PIC» я приводил подпрограмму взаимодействия модуля HX711 с PIC16F628A. А еще ранее на сайте была размещена статья так же посвященная электронным весам –«Электронные весы с тензодатчиком».
Сейчас рассмотрим практический вариант применение данного модуля в электронных весах. Схема весов приведена на рисунке 1.

В качестве индицирующего устройсва применен однострочный жидко-кристалический индикатор с подсветкой. В качестве дачика веса использован тензодатчик на 5 килограмм. Все куплено у наших партнеров их Китая. Поэтому, о каких то высоких показателях параметров измерения веса говорить не приходится, В основном из-за самого тензодатчика, показания которого могли бы быть и постабильнее. Но для быта эта конструкция вполне вполне подойдет.

Тензодатчик

Данный тензодатчик, примененный в схеме весов, представляет собой резистивный мост, величина сопротивления резисторов в котором меняется в зависимости от их механической деформации. В идеальном случае на выходе моста в нормальных условиях, (на резисторы не действуют ни какие силы), должен быть нулевой потенциал. То есть мост должен находиться в сбалансированном состоянии. У купленных мной тензодатчиках, на Aliexpress, на положительном выводе – белый провод, присутствовало напряжения отрицательной полярности. В таком случае можно просто нагрузить датчик таким весом, при котором напряжение сигнала моста выйдет в положительную область и программно сделать это напряжение нулевым. В качестве этого груза может выступить весовая платформа с соответствующим весом. Можно пойти другим путем. Так как электронный мост представляет собой симметричную структуру, то можно просто поменять местами провода выходного сигнала, т.е. зеленый провод поменять с белым. А усилие прикладывать в противоположную сторону относительно указателя на самом тензодатчике. При проведении экспериментов и отладке программы я так и поступил.
Про модуль HX711 я писать не буду, потому что в Сети на эту тему и так много всякого материала. Скажу лишь одно, чувствительность микросхемы одноименного модуля очень высокая. А это говорит о том, что особое внимание необходимо уделить качеству питающего напряжения, качеству монтажа, защите схемы от воздействия внешних электромагнитных помех. Иначе устойчивых показаний измеряемой величины вам не добиться.

На фото ниже показана работа устройства без взвешивания и с взвешиванием гирьки в сто грамм.


Здесь десятые доли в показаниях на индикаторе, это сотни миллиграмм. Десятки и единицы миллиграмм на индикацию не выводятся, хотя их значения с микросхемы считываются. Слишком быстрая смена показаний этих разрядов при таком макетном монтаже устройства.

Теперь немного о программе микроконтроллера. После всей классической процедуры инициализации регистров начинается программа считывания данных из памяти микросхемы АЦП DA1. За ней следует подпрограмма коррекции нуля. Эта программа активизируется каждый раз при включении питания. Я не стал вводить в схему дополнительной кнопки для этой опции. Естественно, если вы включите весы с установленной на них тарой, то ее вес тоже будет вычитаться из общих значений и у вас на индикаторе будет вес нетто. Так как все датчики невозможно сделать с одинаковыми параметрами, значит, у разных датчиков будет разный наклон преобразовательной характеристики — зависимость уровня выходного сигнала от величины приложенного усилия. Исходя из этого, нам надо будет найти коэффициент, на который мы будем умножать числовое значение данных полученных с АЦП. В моем случае этот коэффициент равен 1,1295. Как его определить. Включаете весы, ставите контрольный груз, например гирьку в 100г. Считываете показания индикатора, у меня они были равны 88,5347… Потом 100г делите на 88,5347г и получаете нужный коэффициент. Программно мы будет умножать естественно на число без запятой – 11295. Т.е. коэффициент, умноженный на 10000. После умножения обратно делить на 10000, полученное произведение мы не будем, а просто после преобразования двоичного числа в двоично-десятичное, четыре младших разряда не будем выводить на индикацию, что и соответствует делению. В шестнадцатеричном коде это число выглядит: старший байт – 2С, младший – 1F. Ниже приведено окно Disassembly Listing, здесь помечены адреса регистров, в которых лежит этот коэффициент.

Это для людей знакомых с программированием. Теперь для тех, кто с программированием не знаком. Значение этого коэффициента можно изменить в указанных ячейках памяти программ. В программе Ic prog

Читайте также:  Как сделать скрин на планшете самсунг галакси таб 3 лайт

В программ К-150, все на том же месте.

После программы умножения идут программы преобразования двоичного числа в двоично-десятичное и вывод информации на индикатор.
На этом у меня все. Удачи! К.В.Ю.

Источник

Как самостоятельно сделать весы электронные

Чтобы сделать весы электронные самостоятельно, необходимы некоторые знания в области электроники и программирования. Мы же попробуем рассмотреть, с чего состоят весы и без чего не обойтись при их производстве. Составляющие электронных весов можно рассматривать в двух аспектах:

К внешним составным частям можно отнести:

Внутренне электронные весы гораздо сложнее.

Положив на платформу груз, осуществляется давление на эту платформу за счет силы тяжести. В зависимости от массы, сила, с которой груз будет давить на платформу, изменится прямо пропорционально. А на табло уже получаются значения в виде цифр. Чтобы преобразовать информацию от силы давления на платформу в графический вид, задействованы такие устройства:

Чтобы сделать весы самостоятельно необходимо детально ознакомится с каждым устройством, каких они бывают типов и какое именно вам необходимо. Вообще, сконструировать торговые или промышленные весы самостоятельно сложно, однако реально. Компания Унипро с радостью поможет вам в этом. Вы можете звонить консультироваться и покупать у нас все необходимые детали.

Главной составляющей электронных весов можно назвать тензодатчик. Начнем с его рассмотрения. Тензометрический датчик получил свое название из-за встроенного внутри тензорезистора. Именно тензорезистор выполняет основную функцию тензодатчика. Свойства те нзо резистора таковы, что он меняет свое сопротивление в зависимости от деформации. Этот принцип взят в основу разработки датчиков веса для современных устройств.

Когда на платформу поступает груз, тензодатчик весовой, находящийся под ней, испытывает нагрузку и деформируется, а вместе с ним претерпевает изменения и те нзо резистор. У последнего меняется сила сопротивления.

В то же время на тензодатчик подается напряжение, которое на выходе имеет измененное значение за счет воздействия с те нзо резистором. Значение выходного напряжения – это то, что требуется получить от тензодатчика.

Затем в действие вступает аналого-цифровой преобразователь. Он получает значение напряжения из тензодатчика и преобразовывает его в цифровой вид. Затем отправляет на обработку на микроконтроллер. Процессор анализирует значение напряжения и делает выводы о массе груза на платформе. Конечно, все это происходит очень быстро. Чтобы самостоятельно делать весы в домашних условиях, нужно понимать принцип работы тензодатчика и всей системы электронных весов.

Купить тензодатчик вы можете в Компании Унипро. В продаже имеются разные типы тензодатчиков, из разных категорий и разная на тензодатчик цена. Вы обязательно найдете то, что нужно.

Самые распространенные типы тензодатчиков:

Выбирая тензодатчик, проверьте, в каких условиях будет он использоваться. В плане применения тензометрических датчиков, очень важна степень защиты от влаги и пыли. С связи с этим существуют отдельные классификации.

Также ознакомьтесь со схемой подключения тензодатчика перед его установкой. Очень важно, чтобы от датчика до АЦП шел целый, неповрежденный, несоединенный кабель. Причем кабель должен быть не обычным, а сверх качественным. Ведь малейшие влияния температуры, влажности, атмосферного давления могут повлиять на значение напряжения. А именно данное напряжение необходимо передать по кабелю без изменений. И звоните для консультации в офис Унипро – мы расскажем, какие существуют нюансы при работе с тензометрией.

Чтобы вам было проще конструировать свои собственные электронные весы, вы можете купить у нас готовый весопроцессор.

Весопроцессор сразу решит проблему соединения АЦП, микропроцессора, экрана, клавиатуры, других микросхем. Также вам не нужно будет думать над программированием весов электронных.

Весопроцессор может быть разным, в зависимости от типа весов и максимального предела взвешивания. Но у нас в наличии разнообразные варианты весопроцессоров. Чтобы было быстрее – звоните нашим менеджерам. Они помогут подобрать и блок индикации, и тензодатчик.

Весоизмерительный терминал – это другое название весопроцессора. Также вы можете встретить название весовой индикатор. Подбирать его можно по разным параметрам:

Важно отметить, что если вы соединяете несколько тензодатчиков, это сделать не легко. Потому что соединение должно быть качественным и лучше, чтобы данную процедуру производит профессионал.

Также мы можем по вашей просьбе предоставить помощь в соединении тензодатчика с весопроцессором. Затем мы можем откалибровать электронные весы.

Что касается внешнего вида будущих электронных весов. Следует подумать о платформе и корпусе. Платформу для электронных весов принято делать из нержавеющей стали. Она тогда служит без ограничения времени, может использоваться в агрессивной среде. Заказать лист нержавеющей стали можно на предприятиях, занимающихся продажей металлопроката.

Читайте также:  Как сделать фундамент под обкладку дома кирпичом

Корпус для электронных весов обычно пластиковый – если это настольные весы. Если же напольные, промышленные – то обязательно металлический. Сделать корпус для промышленных весов вам поможет сварщик. Затем его нужно покрасить, чтобы защитить от коррозии со временем.

Несмотря на то, что делая электронные весы самостоятельно, моно сэкономить средства. Если делать это необдуманно, их можно также потерять. Ведь расходные материалы и составляющие запчасти стоят немало. Поэтому, обязательно подходите с умом, изучайте спецификации, принцип работы тензодатчика и весопроцессора, смотрите схемы подключения. И обращайтесь за консультацией к специалистам Компании Унипро.

Копирование материалов сайта запрещено без письменного разрешения автора.

Источник

Электронные весы на базе HX711

На сегодняшний день в продаже имеются необходимые инструменты, чтобы буквально «на коленке» собрать свои электронные весы: микросхема АЦП HX711 (продается на AliExpress), специально предназначенная для применения в весах разрядностью 24 бита и датчик массы, представляющий собой мостовой или полумостовой измеритель на базе тензорезисторов в качестве чувствительного элемента.

Если при подборе элементной базы микросхемы HX711 представлены практически одними и теми же модулями, то датчики массы можно подобрать различной конфигурации. Главный параметр таких датчиков – это измеряемая масса (1 кг, 3 кг, 5 кг, 50 кг и так далее), в зависимости от этого параметра датчики могут иметь так же различную форму и исполнение. По сути, датчики массы измеряют приложенное усилие относительно плоскости датчика – вес тела, но при помощи несложных физических формул можно вычислить массу тела. А раз мы измеряем силу, с которой тело давит на датчик, то и сфера применения подобных схем резко увеличивается. В самом простом случае – это обычные весы, для которых масса тела будет пропорциональна данным, получаемым от АЦП. В более сложных случаях при помощи схем на основе данной элементной базы можно измерять, например, скорость ветра (сила, с которой ветер давит на опору датчика, будет пропорциональна размеру опоры и скорости ветра) или регулировать прикладываемую силу к какому-либо предмету относительно получаемых данных.

При измерении массы тела данным методом стоит учитывать при разработке некоторые нюансы. Как уже отмечалось, датчик регистрирует вес тела, а вес тела это масса, умноженная на ускорение свободно падения или силу тяжести (

9,8 м/c2). Таким образом, видим, что измеренная масса тела будет зависеть от значения силы тяжести планеты, что значит, что в разных точках Земли, а также с увеличением высоты (расстояния от поверхности земли) сила тяжести будет изменяться, что повлияет на то, что масса тела в различных условиях может быть в небольшой степени различна. Хотя масса тела неизменна, но способ измерения связан этими физическими явлениями, поэтому это может являться причинами погрешности измерений кроме основных причин.

Как же мы все-таки измеряем массу (вес) тела этим датчиком, с виду напоминающим железную болванку?

Для начала необходимо иметь понятие о чувствительном элементе этого датчика – тензорезисторе.

Тензорезистор – это резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации.

С этим понятно – есть некий резистор (обычно это гибкая пластинка – пленочный тензорезистор, на который напылены проводящие элементы), который при изгибе, растяжении и прочих деформациях изменяет свое сопротивление. На датчике массы тензорезистор располагается под слоем белого защитного полимера. Основание датчика – алюминиевый брусок с отверстиями для крепления и большим отверстием для задания модуля упругости бруска таким образом, чтобы тензорезистор улавливал упругую деформацию этого бруска в заданном диапазоне измерения массы. Итак, собирая воедино способность тензорезистора изменять свое сопротивление при его деформации и способность металла бруска при упругой деформации растягиваться или сжиматься (деформироваться) при воздействии силы, получаем датчик, который измеряет деформацию при приложенной силе к этому датчику. А так как модуль упругости в самом распространенном варианте имеет линейный характер (закон Гука), получаем вполне точный датчик, с помощью которого можно измерять усилие, приложенное к датчику в заданной плоскости, и, следовательно, вес тела (и массу), прикладывая груз перпендикулярно датчика.

Направление усилия (приложения груза) указывается на самом датчике, там же указывается и вес, на который рассчитан этот датчик. Схема измерителя на этом датчике является полумостовой – один тензорезистор сверху, второй снизу, при приложении усилия один тензорезистор растягивается, второй сжимается. Схема способна регистрировать вес до сотой грамма, но в этом диапазоне очень много шумов, поэтому схема вполне стабильно способна регистрировать вес до десятых долей грамма. Однако, это применительно к датчику FZ0967 на 5 кг, если взять датчик на 1 кг, то теоретически минимально стабильный порог будет меньше. И аналогично при применении датчиков на больший вес минимально стабильный порог увеличится. Таким образом, при выборе датчика стоит учитывать сферу применения для получения максимально точного результата.

Читайте также:  Как сделать чтобы друг открывал двери в unturned

Для измерения массы различных тел был сделан измерительный столик из подручных материалов, а именно старой коробки DVD дисков и самих дисков (или подкладных болванок).

Одной стороной датчик прикручивается к центру коробки от дисков, ко второму конце датчика прикручивается диск, на которой будут ставиться грузы (диски хотя и гибкие, но при приложении чрезмерной силы хрупкие, это стоит учитывать при сверлении отверстий в них, чтобы не расколоть). Таким образом, один конец датчика зафиксирован, а вес прикладывается к другому концу – приложенный груз как бы действует на изгиб датчика, хотя этого вы не заметите.

Для работы с такими датчиками была специально разработана микросхема АЦП HX711.

На базе этой микросхемы в поднебесной делается несколько видов модулей: копеечные модули без экрана и чуть дороже с экранированием элементов. Модуль с экранированием теоретически должен давать более стабильный результат измерений.

Основные параметры микросхемы АЦП HX711:

Для подключения к микроконтроллеру используется простой цифровой интерфейс, схожий с I2C, но имеющий с ним мало общего, поэтому придется управлять выводами интерфейса выводами микроконтроллера (в простонародии ногодрыг), так как аппаратного интерфейса ни на одном микроконтроллере нет – это некоторая импровизация для упрощения работы микросхемой, хотя на самом деле, уходя от стандартов, это все только усложняет. Пример использования этого интерфейса присутствует в даташите, поэтому все можно делать просто по примеру и аналогии.

После того, как получим данные от АЦП необходимо учесть два нюанса. Первое, значение представляет собой чистые данные АЦП, то есть количество отсчетов относительно приложенного веса. Что бы не забивать себе голову пересчетами количества отсчетов в значение веса или массы, вспоминаем, что все зависимости у нас линейные, а значит пропорциональные, поэтому нам нужен всего один общий коэффициент для этого пересчета. Для моего экземпляра коэффициент равен 430 при пересчете в единицы грамм. Как это узнать? Есть два способа – строгий математический, с поиском различных справочных данных по материалу из которого изготовлен датчик, поиска параметров тензорезисторов для выведения зависимости модуля упругости материала в данной геометрической конфигурации к сопротивлению тензорезисторов при упругой деформации датчика. Второй способ не самый точный, но крайне быстрый и простой. Необходимо просто замерить сколько отсчетов АЦП приходится на единицу приложенной массы. Для этого необходимо учесть второй нюанс – сама конструкция имеет некоторый вес и перед измерениями его нужно просто убрать – вычесть и получить «ноль» на весах. Далее поставить на весы гирьку определенной известной массы и получить некоторое значение АЦП. Это количество отсчетов будет приходится на единицу массы на весах:

К=(количество отсчетов с массой гирьки – количество отсчетов без приложенной массы) / масса гирьки

Далее этот коэффициент используется после каждого измерения АЦП для перевода в значение единиц массы и выводится на дисплей. Для моего экземпляра этот коэффициент равен 430.

Для сборки весов используем микроконтроллер STM32.

Для оценки точности измерений, а также для определения коэффициент для перевод значения АЦП в массу лучше всего использовать груз с заведомо точно известной массой. Для этой цели хорошо подойдут мерные гирьки. Вот такой раритетный экземпляр, например.

Как видим, схема показывает весьма неплохие результаты точности измерения (небольшое видео находится в конце статьи). Стоит помнить также о том, что датчик рассчитанный на измерение массы до 200 кг не даст такой точности до сотых долей грамма как датчик, рассчитанный на измерение массы до 100 г. Поэтому при выборе датчика обязательно нужно учитывать сферу применения весов для получения наиболее оптимальных результатов.

Источник

Adblock
detector