در این ساختنی به شما یاد می‌دهیم با برد آردوینو یک ترازوی دیجیتال بسازید که می‌توانید از چند گرم تا چند کیلوگرم را اندازه‌گیری کند. این ترازو را می‌توانید به صورت مستقل استفاده کنید یا در یک پروژه بزرگتر ادغام کنید. این آموزش روی سخت‌افزار و اتصالات الکترونیکی، کدهای آردوینو و کالیبره کردن ترازو (حتی بدون وزنه‌های استاندارد) تمرکز دارد و روش ساخت بدنه و مواردی از این دست را خودتان باید مشخص کنید.
گام اول: لودسل یا سلول بار را انتخاب کنید
همه ترازوهای دیجیتال براساس لودسل‌های سه یا چهار ترمینال ساخته می‌شوند. اینکه کدام نوع لودسل را انتخاب کنید به نوع ترازویی که می‌سازید، بستگی دارد. هر دو نوع لودسل به لحاظ الکترونیکی سازگار هستند و قیمت مناسبی دارند. پس اگر می‌توانید هر دو نوع لودسل را تهیه کنید تا از آنها برای تجربه و آزمایش استفاده کنید.
برای ترازوی آشپزخانه یا ترازوی پستی که حداکثر محدوده وزنی آن بین ۱۰۰گرم تا ۱۰کیلوگرم است، از لودسل چهار ترمینال استفاده کنید. این لودسل از یک میله آلومنیومی افقی ساخته می‌شود که یک سرش تکیه‌گاه است و پلتفرم وزن کردن هم سر دیگرش قرار می‌گیرد. چهار کرنش سنج هم به آن وصل شده است.
این نوع لودسل برای ترازوهای سنگین – مثل ترازوی حمام که وزن یک انسان رویش قرار می‌گیرد – مناسب نیستند. برای این نوع ترازوها بهتر از از چهار لودسل سه ترمینال که چهار گوشه پلتفرم قرار می‌گیرند، استفاده بشود. هر لودسل سه ترمینال توانایی اندازه‌گیری ۵۰کیلوگرم را دارد و چهار لودسل کنار هم می‌توانند تا ۲۰۰کیلو را اندازه بگیرند.
سایر لودسل‌ها هم محدوده وزنی بالاتر دارند و برای ترازوهای صنعتی و کارگاهی مناسب هستند.
گام دوم: وسایل مورد نیاز
- آردوینو نانو – می‌توانید از سایر مدل‌های آردوینو هم استفاده کنید.
- ماژول HX711 – ممکن است این ماژول به همراه لودسل عرض بشود.
- لودسل سه یا چهار ترمینال
- برد آزمایشی ۴۰۰ نقطه
- سیم جامپر
- پین هدر
- نوار سوکت
برای ساخت بدنه ترازوی دیجیتال هم به چوب، پلاستیک، چسب و پیچ هم نیاز خواهید داشت. البته شما می‌توانید بدنه را با روش‌های دیگر هم بسازید.
گام سوم: قطعات را آماده کنید
برای استفاده از ماژول HX711 روی برد بورد، باید به پین‌های رابط کاربری آن (GND، DT، SCK و VCC) چهار پین عریض لحیم کنید.
برای وصل کردن و جدا کردن ساده لودسل‌ها به پین‌های آنالوگ آن سوکت پین ۶تایی عریض لحیم کنید. برای ساخت ترازوی دیجیتال فقط به پین‌های E+، E-، A+ و A- نیاز دارید اما استفاده از پین ۶تایی امکان تست انواع لودسل را به شما می‌دهد.
اگر از لودسل چهار سیم استفاده می‌کنید، باید چهار پایه لودسل را به یک سوکت پین ۴تایی لحیم کنید. دو پین اول E+ و E- و دو پین دوم A+ و A- هستند. روی نقاط لحیم شده هم چسب PVC بزنید تا محافظت بشوند. می‌توانید مثل ما روی یک سر پین‌ها علامت بزنید تا جهت چرخش برای اتصال همیشه قابل تشخیص باشد.
لودسل‌های مختلف با رنگ‌های مختلف کدگذاری می‌شوند اما پیدا کردن سیم‌ها کار سختی نیست. برای اینکار از یک مولتیمتر روی محدوده مقاومت استفاده کنید و مقاومت بین هر جفت از سیم‌ها را اندازه بگیرید. چهار سیم لودسل در مجموع ۶ جفت مختلف می‌سازند اما فقط مقدار مقاومت دوتا از جفت‌ها با هم فرق دارد. مقدار مقاومت این دو جفت باید ۳۳ درصد بیشتر از ۴ جفت دیگر باشد. یکی از این جفت‌های E+ و E- و جفت دیگر A+ و A- است.
بعد از اینکه همه چیز را آماده کردید، اگر ترازو وزن وزنه رویش را منفی نشان داد باید E+ و E- را با هم عوض کنید (یا A+ و A- را با هم عوض کنید اما اینکار را برای هر دو جفت انجام ندهید).
گام چهارم: چطور از لودسل سه سیم استفاده کنیم؟
اگر از چهار لودسل سه سیم استفاده می‌کنید، باید آنها را به یک تکه استریپ‌برد بهم وصل کنید و اتصالات E+، E-، A+ و A- ترکیبی برای سیم‌کشی مدار استفاده کنید.
ممکن است رنگ سیم‌های لودسل شما متفاوت باشد و بنابراین رنگ سیم‌های لودسل را A، B و C در نظر می‌گیریم.
با مولتیمتر مقاومت بین جفت‌های سیم را اندازه بگیرید. در مجموع سه جفت سیم مختلف وجود دارد اما فقط دو مقدار مقاومت وجود دارد. جفتی که دو برابر مقاومت نسبت به دو جفت دیگر دارد را شناسایی کنید. سیم‌های این جفت را با A و C نامگذاری کنید. سیم باقیمانده هم A است. مقاومت بین B و C یا A باید نصف مقاومت بین A و C باشد.
چهار لودسل باید به شکل مربعی بهم سیم‌کشی بشوند. به این صورت که سیم A هر لودسل به سیم A لودسل‌های کناری و سیم C به سیم C لودسل‌های کناری وصل بشود. سیم‌های B دو لودسل مقابل یکدیگر E+ و E- هستند و سیم‌های B دو طرف دیگر هم A+ و A- هستند.
گام پنجم: برد بورد را سیم‌کشی کنید
سیم‌کشی برد بورد ترازوی دیجیتال بسیار ساده است و فقط به چهار سیم جامپر نیاز دارد. برای سیم‌کشی از دیاگرام بالا کمک بگیرید یا اگر از مدل دیگر آردوینو استفاده می‌کنید، اتصال را به روش زیر انجام بدهید :
- پین ۳V آردوینو به پین VCC ماژول
- پین GND آردوینو به پین GND ماژول
- پین A0 آردوینو به پین SCK ماژول
- پین A1 آردوینو به پین DT ماژول
گام ششم: لودسل را نصب کنید
هر سر لوله آلومینیومی لودسل دو سوراخ دندانه‌دار دارد و شما می‌توانید از یک جفت سوراخ‌ها برای نصب لوله روی یک پایه مناسب استفاده کنید. از جفت سوراخ دیگر هم برای نصب پلتفرم وزن کردن استفاده کنید (در هر دو اتصال از اسپیسر هم استفاده می‌شود). ما برای نسخه آزمایشی ترازوی دیجیتال از چوب و پلاستیک استفاده کردیم اما بهتر است نسخه نهایی بدنه مقاومتر و زیباتری داشته باشد.
سادهترین راه نصب چهار لودسل، قرار دادن آنها بین دو تکه چوب است. با روتر یا اسکنه کف چوب کمی تورفتگی برای نصب لودسل‌ها ایجاد کنید. برای نصب لودسل روی تخته چوب و ثابت کردن استریپ‌برد روی پایه هم از چسب حرارتی استفاده کنید. سپس پلتفرم وزن کردن را روی آنها فشار بدهید تا لودسل‌ها کمی تورفتگی ایجاد کنند. سپس دور این تورفتگی‌ها چسب بزنید و بلافاصله پلتفرم وزن کردن را روی لودسل‌ها بچسبانید.
گام هفتم: آردوینو را برنامه ریزی کنید
ابتدا باید کتابخانه HX711-master¬ را در نرم‌افزار Arduino IDE نصب کنید. از منوی Sketch گزینه Manage Libraries را انتخاب کنید و با جستجوی عبارت hx711 کتابخانه مورد نیاز را پیدا و نصب کنید.
فایل HX711.ino را از لینک زیر دانلود کنید (رمز فایل saakhtani.ir است) و آن را در نرم‌افزار کامپایل و آپلود کنید. بعد از نصب هم سریال مانیتور نرم‌افزار را باز کنید.
در ادامه می‌توانید یک نمونه خروجی را ببینید. در فاز آماده‌سازی، میانگین ۲۰ خوانش خام از HX711 نمایش داده می‌شود و سپس وزن خالص (مثلا نقطه صفر) تنظیم می‌شود. سپس یک خوانش خام منفرد به صورت میانگین ۲۰ خوانش قبل و میانگین ۵ وزن خالص کمتر نمایش داده می‌شود. در نهایت هم میانگین ۵ وزن خالص کمتر و حاصل تقسیم آن بر عامل ترازو به عنوان خوانش کالیبره شدن بر گرم نشان داده می‌شود. برای هر خوانش میانگین کالیبره شده ۲۰ و انحراف معیار در نظر گرفته می‌شود.
در مثال زیر بعد از خوانش اولیه یک سکه که وزن ۸.۷۵ گرمی دارد، روی ترازوی دیجیتال گذاشته شده است.
HX711 Demo Initializing the scale Raw ave(20): 1400260 After setting up the scale: Raw: 1400215 Raw ave(20): 1400230 Raw ave(5) - tare: 27.00 Calibrated ave(5): 0.0 Readings: Mean, Std Dev of 20 readings: -0.001 0.027 Time taken: 1.850Secs Mean, Std Dev of 20 readings: 5.794 7.862 Time taken: 1.848Secs Mean, Std Dev of 20 readings: 8.766 0.022 Time taken: 1.848Secs Mean, Std Dev of 20 readings: 8.751 0.034 Time taken: 1.849Secs Mean, Std Dev of 20 readings: 8.746 0.026 Time taken: 1.848Secs
گام هشتم: کالیبراسیون ترازوی دیجیتال
کدهای آردوینوی گام قبلی شامل دو مقدار کالیبراسیون برای لودسل‌های یک و ۵۰ کیلوگرمی بودند. در این مرحله به شما یاد می‌دهیم چطور کالیبراسیون را با هر مقداری اجرا کنید.
اگر وزنه‌های استاندارد ندارید، می‌توانید برای کالیبراسیون ترازو از وسایلی مثل سکه استفاده کنید. فقط باید دقت کنید وزنه شما باید حداقل یک دهم حداکثر محدوده وزنی ترازو وزن داشته باشد.
بعد از انتخاب وزنه، آن را با یک ترازوی دیجیتال وزن کنید و وزن را یادداشت کنید. حالا این وزنه را روی ترازوی خودتان بگذارید و خوانش ترازو را از روی سریال مانیتور یادداشت کنید. عامل ترازوی فعلی را در خوانش ترازو از وزنه ضرب کنید و حاصل را بر وزن واقعی تقسیم کنید. عددی که به دست می‌آورید، عامل ترازوی جدید شماست. حالا می‌توانید دوباره وزنه را با ترازوی دیجیتال وزن کنید یا این فرایند را تکرار کنید.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.