Arduino वजनी तराजू का निर्माण कैसे करें: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

लंदन में रीस्टार्ट प्रोजेक्ट में हम मरम्मत कार्यक्रम आयोजित करते हैं जहां जनता के सदस्यों को मरम्मत के लिए सभी प्रकार के बिजली और इलेक्ट्रॉनिक सामान लाने के लिए आमंत्रित किया जाता है, ताकि उन्हें लैंडफिल से बचाया जा सके। कुछ महीने पहले (एक कार्यक्रम में मैं वास्तव में शामिल नहीं हुआ था) किसी ने रसोई में कुछ दोषपूर्ण तराजू लाए थे जिन्हें कोई भी ठीक नहीं कर सकता था।

किसी भी डिजिटल तौल तराजू के अंदर कभी नहीं देखा और यह नहीं जानते कि वे कैसे काम करते हैं, मैंने इसे एक चुनौती के रूप में लिया, इस प्रक्रिया में, अपने खुद के दो संस्करणों का निर्माण किया।

यदि आप अपने स्वयं के वजन के तराजू का निर्माण करना चाहते हैं या एक व्यापक परियोजना में एक वजन समारोह को शामिल करना चाहते हैं, तो आप इस निर्देश का उपयोग आधार के रूप में कर सकते हैं, जो भी आपकी आवश्यकता हो, एक ग्राम के वजन के अंश से लेकर कई किलोग्राम तक।

इसलिए मैं इलेक्ट्रॉनिक्स, सॉफ्टवेयर और अंतर्निहित सिद्धांतों पर ध्यान केंद्रित करूंगा। आप कैसे महसूस करते हैं कि आपका अपना प्रोजेक्ट पूरी तरह आप पर निर्भर है।

मैं आपको यह भी दिखाऊंगा कि उन्हें कैसे कैलिब्रेट करना है, भले ही आपके पास कोई मानक वजन न हो।

अपना शोध करने के बाद और अपने स्वयं के तराजू का निर्माण करके इसे मान्य करने के बाद, मैंने रिस्टार्ट प्रोजेक्ट विकी में, जो कुछ भी मैं गलती-खोज के बारे में निकाल सकता था, सहित तराजू को तौलने के सिद्धांतों को लिखा। जाओ और देख लो!

चरण 1: अपना लोड सेल चुनना

सभी डिजिटल वेटिंग स्केल या तो 4-टर्मिनल लोड सेल या चार 3-टर्मिनल लोड सेल के आसपास बनाए जाते हैं। कौन सा प्राप्त करना है यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप किस प्रकार के तराजू बनाना चाहते हैं। वे सभी विद्युत रूप से संगत हैं और काफी सस्ते हैं इसलिए आप बाद में अपना विचार बदल सकते हैं, या प्रयोग करने के लिए एक से अधिक प्रकार प्राप्त कर सकते हैं।

रसोई या डाक तराजू के लिए 100 ग्राम से 10 किग्रा की सीमा में अधिकतम भार के साथ, आप एक एल्यूमीनियम बार से युक्त 4-टर्मिनल लोड सेल प्राप्त कर सकते हैं। यह क्षैतिज रूप से घुड़सवार है, एक छोर पर समर्थित है और दूसरे पर वजन मंच का समर्थन करता है। इसमें 4 स्ट्रेन गेज लगे होते हैं। मैं पूरी तरह से समझाता हूं कि यह मेरे विकी लेख में कैसे काम करता है इसलिए मैं इसे यहां नहीं दोहराऊंगा।

ये बाथरूम के तराजू जैसे भारी भार के लिए कम उपयुक्त हैं, जहां एक व्यक्ति का पूरा वजन, प्लेटफॉर्म पर जरूरी नहीं है, प्लेटफॉर्म के 4 कोनों का समर्थन करने वाले 4 लोड सेल द्वारा बेहतर समर्थित है।

यह वह जगह है जहां चार 3 टर्मिनल लोड सेल अधिक उपयुक्त हैं। प्रत्येक 50 किग्रा पर रेट किए गए व्यापक रूप से उपलब्ध हैं, जिनका वजन एक साथ 200 किग्रा तक होगा।

और भी उच्च रेटिंग वाले अन्य लोगों को सामान के तराजू के फैशन के बाद मापा जाने वाले वजन को निलंबित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है

चरण 2: आपको और क्या चाहिए

आपके लोड सेल या लोड सेल के अलावा, आपको आवश्यकता होगी:

• एक Arduino। आप वस्तुतः किसी भी प्रकार का उपयोग कर सकते हैं जिसे आप पसंद करते हैं लेकिन मैंने नैनो का उपयोग किया है क्योंकि इसमें यूएसबी इंटरफ़ेस अंतर्निहित है और अभी भी केवल कुछ पाउंड खर्च होते हैं।
• एक HX711 मॉड्यूल। यह आपके लोड सेल के साथ बंडल में आ सकता है लेकिन कई स्रोतों से अलग आइटम के रूप में बहुत सस्ते में उपलब्ध है।
• प्रोटोटाइप के लिए, एक 400 पॉइंट ब्रेडबोर्ड, जम्पर लीड, पिन और सॉकेट स्ट्रिप्स।

आपको परियोजना के अपने विशेष संस्करण के लिए लकड़ी, प्लास्टिक, शिकंजा, गोंद, या जो कुछ भी आपको चाहिए, उसकी भी आवश्यकता होगी।

चरण 3: भागों की तैयारी

ब्रेडबोर्ड पर HX711 मॉड्यूल का उपयोग करने के लिए, HX711 के इंटरफ़ेस पिन (GND, DT, SCK, VCC) में 4-चौड़ी पिनस्ट्रिप मिलाप करें।

लोड सेल के आसान कनेक्शन और डिस्कनेक्शन के लिए (विशेषकर यदि आप एक से अधिक प्रकार के साथ प्रयोग कर रहे हैं) एनालॉग पिन के लिए एक 6-चौड़ी पिन सॉकेट स्ट्रिप मिलाप करें। (आपको केवल E+, E-, A- और A+ पिन की आवश्यकता है, लेकिन अगर मैं अन्य दो के साथ प्रयोग करना चाहता हूं तो मैंने वैसे भी 6-चौड़ी पट्टी लगाई।)

यदि आप 4-वायर लोड सेल का उपयोग कर रहे हैं, तो आपको लोड सेल से 4 लीड को 4-वाइड पिन स्ट्रिप में मिलाप करना होगा। पहले दो पिन E+ और E- और अन्य दो A- और A+ होंगे। मैंने उन्हें बचाने के लिए पीवीसी टेप के साथ सोल्डर जोड़ों पर टेप किया। एक छोर पर एक निशान और पिन सॉकेट पर एक समान चिह्न का मतलब है कि मुझे पता है कि इसे किस तरह से जोड़ना है, हालांकि मुझे नहीं लगता कि यह मायने रखता है।

अलग-अलग लोड सेल तारों को अलग-अलग रंग देते हैं, लेकिन यह बताना आसान है कि कौन सा है। एक प्रतिरोध सीमा पर एक परीक्षण मीटर के साथ, प्रत्येक जोड़ी तारों के बीच प्रतिरोध को मापें। 4 तारों के 6 संभावित जोड़े हैं लेकिन आपको केवल 2 अलग-अलग रीडिंग मिलेगी। 2 जोड़े होंगे जो अन्य 4 की तुलना में 33% अधिक पढ़ते हैं, कहते हैं, 750Ω के बजाय 1, 000Ω। उन जोड़ियों में से एक E+ और E- है और दूसरी A+ और A- है (लेकिन इससे कोई फर्क नहीं पड़ता)।

एक बार जब आप सब कुछ काम कर लेते हैं, तो जब आप उस पर कुछ डालते हैं तो स्केल एक नकारात्मक वजन पढ़ता है, ई + और ई- स्वैप करें। (या A+ और A- अगर यह आसान है। लेकिन दोनों नहीं!)

चरण 4: 3-तार लोड सेल का उपयोग कैसे करें

यदि आप चार 3-वायर लोड सेल का उपयोग कर रहे हैं, तो आपको उन्हें स्ट्रिपबोर्ड के एक टुकड़े के साथ एक साथ तार करना होगा, और संयोजन से E+, E-, A+ और A- कनेक्शन लेना होगा।

चूंकि आपके तार के रंग मेरे से भिन्न हो सकते हैं, आइए प्रत्येक लोड सेल ए, बी और सी के 3 तार रंगों को कॉल करें।

एक प्रतिरोध सीमा पर एक परीक्षण मीटर के साथ, प्रत्येक जोड़ी तारों के बीच प्रतिरोध को मापें। 3 संभावित जोड़े हैं, लेकिन आप केवल 2 अलग-अलग रीडिंग को मापेंगे। उस युग्म की पहचान कीजिए जो अन्य दो में से किसी एक का दो बार पढ़ता है। इस जोड़ी को ए और सी कहें। जिसे आपने छोड़ा है वह बी है। (बी और या तो ए या सी के बीच प्रतिरोध ए और सी के बीच का प्रतिरोध है।)

बस कहा गया है, आपको एक वर्ग में 4 लोड सेल को तार करने की आवश्यकता है, प्रत्येक के ए तार को उसके पड़ोसी के ए तार से जोड़ा जाता है, और सी तार को दूसरी तरफ अपने पड़ोसी के सी तार से जोड़ा जाता है। वर्ग के विपरीत किनारों पर दो लोड सेल के B तार E+ और E- हैं, और दूसरे जोड़े के B तार A+ और A- हैं।

चरण 5: ब्रेडबोर्ड को तार देना

ब्रेडबोर्ड को तार देना बहुत सरल है, इसके लिए केवल 4 जंपर्स की आवश्यकता होती है। फ्रिट्ज़िंग लाइब्रेरी ने मुझे केवल मेरे से HX711 मॉड्यूल का थोड़ा अलग संस्करण पेश किया, लेकिन वायरिंग समान है। आप आरेख का अनुसरण कर सकते हैं, या यदि आप एक अलग Arduino का उपयोग कर रहे हैं, तो इसे नीचे दी गई तालिका के अनुसार तार दें:

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

चरण 6: लोड सेल को माउंट करना

एल्युमिनियम बार प्रकार के लोड सेल में प्रत्येक छोर पर दो थ्रेडेड छेद होते हैं। आप एक जोड़ी का उपयोग इसे बीच में एक स्पेसर के साथ उपयुक्त आधार पर माउंट करने के लिए कर सकते हैं। दूसरी जोड़ी का उपयोग आप उसी तरह से एक वजन मंच को माउंट करने के लिए कर सकते हैं, फिर से, एक स्पेसर के साथ। केवल प्रयोगात्मक उद्देश्यों के लिए आप स्क्रैप लकड़ी या प्लास्टिक के किसी भी टुकड़े का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन पॉलिश किए गए अंतिम उत्पाद के लिए आप अधिक देखभाल करना चाहेंगे।

चार 3-तार लोड कोशिकाओं को माउंट करने का सबसे आसान तरीका चिपबोर्ड के दो टुकड़ों के बीच है। मैंने आधार में 4 उथले इंडेंटेशन बनाने के लिए राउटर का उपयोग किया ताकि चार कोशिकाओं को सकारात्मक रूप से ढूंढ सकें। मेरे मामले में इंडेंटेशन को थोड़े गहरे केंद्रीय कुएं की जरूरत थी ताकि तल पर दो रिवेट्स आधार पर आराम न करें।

मैंने बेस पर लोड सेल्स को रखने के लिए और बीच में बेस पर स्ट्रिपबोर्ड को ठीक करने के लिए एक हॉट मेल्ट ग्लू गन का इस्तेमाल किया। फिर मैंने तौलने वाले प्लेटफॉर्म को उन पर जोर से दबाया ताकि लोड कोशिकाओं के शीर्ष पर मुंहासे हल्के से इंडेंटेशन बना सकें। मैंने इन्हें राउटर से गहरा किया और जाँच की कि वे अभी भी लोड सेल के साथ अच्छी तरह से संरेखित हैं। फिर मैंने प्रत्येक इंडेंटेशन पर और उसके आस-पास गर्म पिघला हुआ गोंद लगाया और गोंद के सख्त होने से पहले भार कोशिकाओं पर वजन प्लेटफॉर्म को जल्दी से दबाया।

चरण 7: Arduino की प्रोग्रामिंग

मुझे लगता है कि आपके पास अपने कंप्यूटर पर Arduino IDE स्थापित है और इसका उपयोग करना जानते हैं। यदि नहीं, तो कई Arduino ट्यूटोरियल्स में से एक को देखें - यहाँ मेरा उद्देश्य नहीं है।

आईडीई ड्रॉप-डाउन मेनू से, स्केच चुनें - लाइब्रेरी शामिल करें - लाइब्रेरी प्रबंधित करें …

सर्च बॉक्स में hx711 टाइप करें। इसे HX711-मास्टर खोजना चाहिए। इंस्टॉल पर क्लिक करें।

संलग्न फ़ाइल HX711.ino उदाहरण स्केच डाउनलोड करें। आईडीई फ़ाइल ड्रॉप-डाउन मेनू से, वह फ़ाइल खोलें जिसे आपने अभी डाउनलोड किया है। आईडीई कहेगा कि इसे एक फ़ोल्डर में होना चाहिए - इसे इसे एक में रखने की अनुमति दें।

स्केच संकलित करें और अपलोड करें, फिर IDE में सीरियल मॉनिटर पर क्लिक करें।

नीचे कुछ उदाहरण आउटपुट है। आरंभीकरण चरण में यह HX711 से औसतन 20 कच्ची रीडिंग प्रदर्शित करता है, फिर तारे (अर्थात शून्य बिंदु) सेट करता है। इसके बाद यह एक सिंगल रॉ रीडिंग देता है, औसतन 20 और औसतन 5 टेरे से कम। अंत में, ग्राम में कैलिब्रेटेड रीडिंग देने के लिए औसतन 5 टेरे कम और स्केल फैक्टर से विभाजित किया जाता है।

प्रत्येक रीडिंग के लिए यह अंशांकित औसत 20 और मानक विचलन देता है। मानक विचलन मूल्यों का क्रोध है जिसके भीतर सभी मापों के 68% झूठ होने की उम्मीद है। ९५% इस सीमा के दोगुने के भीतर और ९९.७% सीमा के तीन गुना के भीतर होगा। इसलिए यह परिणाम में यादृच्छिक त्रुटियों की सीमा के माप के रूप में उपयोगी है।

इस उदाहरण में, पहली बार पढ़ने के बाद मैंने प्लेटफॉर्म पर पाउंड का एक नया सिक्का रखा, जिसका वजन 8.75 ग्राम होना चाहिए।

HX711 डेमो इनिशियलाइज़िंग स्केल रॉ एवेन्यू(20): 1400260 स्केल सेट करने के बाद: रॉ: 1400215 रॉ एवेन्यू(20): 1400230 रॉ एवेन्यू(5) - तारे: 27.00 कैलिब्रेटेड एवेन्यू(5): 0.0 रीडिंग: मीन, एसटीडी देव ऑफ २० रीडिंग: -०.००१ ०.०२७ समय लिया गया: १.८५० सेकेंड मीन, २० रीडिंग का एसटीडी देव: ५.७९४ ७.८६२ लिया गया समय: १.८४८ सेकेंड्स मीन, २० रीडिंग का एसटीडी देव: ८.७६६ 0.0२२ समय लिया गया: १.८४८ सेकेंड्स मीन, २० रीडिंग का एसटीडी देव: ८.७५१ ०.०३४ लिया गया समय: १.८४९ सेकेंड का मतलब, २० रीडिंग का एसटीडी देव: ८.७४६ ०.०२६ लिया गया समय: १.८४८ सेकेंड

चरण 8: अंशांकन

पिछले चरण में Arduino स्केच में मेरे 1kg और चार 50kg 3-तार लोड कोशिकाओं के मेरे सेट से संबंधित दो अंशांकन मान (या स्केल कारक) हैं। ये 19 और 20 की तर्ज पर हैं। आपको किसी भी मनमानी अंशांकन मान जैसे 1 (पंक्ति 21 पर) से शुरू करके, अपना स्वयं का अंशांकन करने की आवश्यकता होगी।

मेरे पास कोई मानक वजन नहीं था, इसलिए 1 किलो लोड सेल के लिए मैंने एक नया £1 सिक्का इस्तेमाल किया, जिसका वजन 8.75 ग्राम है। आदर्श रूप से आपको किसी ऐसी चीज़ का उपयोग करना चाहिए जिसका वज़न अधिकतम पैमाने के कम से कम दसवें हिस्से में हो।

कुछ खोजें - कुछ भी - मोटे तौर पर उपयुक्त वजन का। इसे अपने स्थानीय डाकघर में ले जाएं, दिखावा करें कि आपको इसे पोस्ट करने की आवश्यकता है, और इसे वहां तराजू पर रखें और वजन का सावधानीपूर्वक ध्यान रखें। या आप इसे एक दोस्ताना स्थानीय ग्रींग्रोसर जैसे व्यापारी के पास ले जा सकते हैं। किसी भी प्रतिष्ठित व्यापारी को व्यापार मानकों का पालन करने के लिए नियमित रूप से अपने पैमानों को कैलिब्रेट करना चाहिए।

अब आपके पास ज्ञात भार की वस्तु है। इसे अपने तराजू पर रखें और रीडिंग नोट करें। आपके द्वारा प्राप्त रीडिंग से अपने वर्तमान स्केल फ़ैक्टर को गुणा करें और परिणाम को इस बात से विभाजित करें कि रीडिंग क्या होनी चाहिए, चाहे वह ग्राम, किलोग्राम, पाउंड, माइक्रो-हाथी या आपके द्वारा चुनी गई इकाइयों में हो। परिणाम आपका नया पैमाना कारक है। अपना वजन फिर से जानने का प्रयास करें, और यदि आवश्यक हो, तो प्रक्रिया को दोहराएं।