Arduino ist eine Plattform für die Herstellung elektronischer Geräte, die es Enthusiasten und Fachleuten ermöglicht, eine Vielzahl von Geräten ohne große Kosten zu erstellen. In diesem Artikel werden wir uns ansehen, wie Sie mit Arduino Skalen erstellen können.
Die Waage am Arduino ist ein Projekt, mit dem Sie die Masse von Gegenständen mit hoher Genauigkeit messen können. Solche Skalen können in einer Vielzahl von Bereichen nützlich sein, einschließlich Produktion, Forschung und Hausaufgaben.
Zum Erstellen von Gewichten benötigen Sie ein Arduino-Board, einen Lastsensor sowie einige andere Komponenten. In diesem Artikel werden wir uns alle notwendigen Materialien ansehen und Schritt für Schritt den Prozess der Erstellung von Gewichten auf dem Arduino verstehen.
Die Auswahl eines geeigneten Belastungssensors ist der Schlüssel zum Erstellen von Gewichten. Der Belastungssensor muss von hoher Qualität sein und ausreichend genaue Messungen liefern. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie einen geeigneten Sensor auswählen und ihn richtig mit dem Arduino verbinden.
Auswahl der erforderlichen Komponenten
Bevor Sie mit dem Erstellen von Gewichten mit dem Arduino beginnen, müssen Sie bestimmen, welche Komponenten Sie benötigen. Hier ist eine Liste der wichtigsten Komponenten, die Sie kaufen sollten:
- Arduino-Board: Dies ist der Hauptmikrocontroller, der das gesamte Waage-System steuert.
- Gewichtssensor: Eine wichtige Komponente, die das Gewicht von Gegenständen misst.
- Belastungswiderstände: Werden benötigt, um den Gewichtssensor zu kalibrieren und die Daten in Gewichts-Werte umzuwandeln.
- Amperemeter: wird verwendet, um die vom Gewichtssensor verbrauchte Stromstärke zu messen.
- Bildschirm: Kann von jedem Typ sein und wird zur Anzeige von Gewichtungswerten verwendet.
- Drähte und Anschlüsse: Sind erforderlich, um die Komponenten miteinander zu verbinden.
Neben den Hauptkomponenten können auch zusätzliche Materialien benötigt werden, um einen Wagenrahmen zu erstellen, wie Holz- oder Kunststoffplatten, Schrauben und Kleber. Darüber hinaus benötigen Sie möglicherweise ein USB-Kabel, um die Arduino-Platine an den Computer anzuschließen, und ein Netzkabel, um das System mit Strom zu versorgen.
Beachten Sie, dass die Auswahl der Komponenten von Ihren individuellen Anforderungen und Vorlieben abhängt. Wenn Sie beispielsweise spezifische Anforderungen an die Genauigkeit von Messungen oder stilistische Lösungen haben, müssen Sie möglicherweise speziellere Komponenten auswählen.
Vorbereitung und Montage des Arduino
Bevor Sie mit dem Erstellen von Gewichten mit Arduino beginnen, müssen Sie die erforderlichen Komponenten vorbereiten und zusammenbauen. Hier ist, was Sie brauchen werden:
- Arduino-Board - Sie können jedes Modell auswählen, aber am häufigsten sind Arduino Uno und Arduino Nano.
- Eine Reihe von Sensoren - Die Waage benötigt einen Belastungssensor und zusätzliche Sensoren sind möglich, wenn Sie zusätzliche Funktionen wie die Temperaturmessung aktivieren möchten.
- Das Display ist eine optionale Komponente, die für die Anzeige von Gewichten oder anderen Informationen nützlich sein kann. Sie können ein LCD-Display oder eine LED-Anzeige (LED) verwenden.
- Widerstände und Kondensatoren - Abhängig vom ausgewählten Arduino-Modell und den verwendeten Sensoren benötigen Sie möglicherweise zusätzliche elektronische Geräte, um die korrekte Verbindung und den korrekten Betrieb sicherzustellen.
- Steckbrett und Drähte - Sie benötigen eine Steckbrett und Drähte, um die Komponenten zu verbinden und eine Schaltung zu erstellen.
- Lötkolbenwerkzeuge, Pinzetten und andere Werkzeuge können beim Zusammenbau und Einstellen von Gewichten nützlich sein.
Sobald Sie alle notwendigen Komponenten haben, besteht der nächste Schritt darin, den Arduino zu bauen. Zuerst müssen Sie den Lastsensor an den Arduino anschließen: Ein Ende des Sensors muss an den GND-Pin angeschlossen sein, das andere an den 5V-Pin und der zentrale Pin an den analogen Pin (z. B. A0).
Schließen Sie dann das Display an (falls verwendet). Wenn Sie ein LCD-Display haben, schließen Sie es an die entsprechenden Arduino-Pins an und stellen Sie sicher, dass die Drähte richtig angeschlossen sind. Wenn Sie eine LED-Anzeige verwenden, schließen Sie die entsprechenden LEDs an die Arduino-Pins an.
Sobald alle Komponenten angeschlossen sind, müssen Sie die Schaltung auf der Steckplatine montieren. Platzieren Sie den Arduino, den Lastsensor, das Display und andere Komponenten auf der Steckplatine und verbinden Sie sie gemäß dem Anschlussschema mit Kabeln.
Denken Sie daran, die richtigen Arduino-Bibliotheken in Ihrer Entwicklungsumgebung zu installieren und das entsprechende Programm für Ihr Projekt auf Arduino herunterzuladen. Überprüfen Sie, ob Ihre Baugruppe funktioniert und ob die Informationen auf dem Display korrekt angezeigt werden, wenn sie verwendet werden.
Die Vorbereitung und Montage eines Arduino sind die ersten Schritte zum Erstellen von Gewichten mit Arduino. An diesem Punkt haben Sie alle notwendigen Komponenten vorbereitet und zusammengebaut und sichergestellt, dass sie ordnungsgemäß funktionieren. Jetzt können Sie mit der Programmierung fortfahren und die Gewichte an die spezifischen Anforderungen Ihres Projekts anpassen.
Erstellen eines Gewichtungsmodells
Bevor Sie mit dem Erstellen eines Gewichtungsmodells fortfahren, müssen Sie die Hauptkomponenten bestimmen, die im Projekt verwendet werden sollen.
Zuallererst benötigen Sie eine Arduino-Gebühr, die Sie selbst kaufen oder selbst herstellen können, wenn Sie über die notwendigen Materialien und Fähigkeiten verfügen. Es sind auch Messfühler erforderlich, die das Gewicht auf der Waage bestimmen. Sie können dazu einen Spannungssensor oder einen Drucksensor verwenden.
Außerdem benötigen Sie ein Gerät, um die Wägeergebnisse anzuzeigen. Sie können ein Flüssigkristalldisplay (LCD), ein Siebensegmentdisplay oder ein anderes für Ihre Bedürfnisse geeignetes Display verwenden. Sie sollten auch Materialien vorbereiten, um ein physikalisches Waagen-Modell zu erstellen - Teile für die Herstellung von Körper, Plattform und anderen notwendigen Elementen.
Der nächste Schritt besteht darin, die Sensoren und das Display an die Arduino-Platine anzuschließen. Dies geschieht normalerweise mit Drähten und entsprechenden Anschlüssen. Stellen Sie sicher, dass die Verbindung korrekt ist und die erforderlichen Bibliotheken und Treiber für die Arbeit mit den Komponenten vorhanden sind.
Nachdem Sie die Komponenten angeschlossen haben, können Sie mit dem Schreiben von Code für die Waage beginnen. In diesem Teil müssen Sie die grundlegenden Funktionen und Variablen definieren, die verwendet werden sollen: empfangen von Sensordaten, Verarbeiten der empfangenen Werte, Anzeigen der Ergebnisse auf dem Display und andere erforderliche Aktionen.
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass das Programm flexibel sein und über die Benutzeroberfläche verwaltet werden muss. Sie können beispielsweise Schaltflächen zum Kalibrieren oder Zurücksetzen der Waage hinzufügen und die Einheitenanzeige anpassen.
Es lohnt sich auch, auf die Behandlung von Fehlern und Ausnahmesituationen zu achten. Wenn beispielsweise kein Sensor angeschlossen ist oder keine Daten empfangen werden können, müssen Sie die entsprechende Verarbeitung und den Benutzer über einen Fehler informieren.
Nachdem das Programm geschrieben und auf das Arduino-Board geladen wurde, können Sie die Waage testen und debuggen. Überprüfen Sie alle Funktionen, indem Sie die Werte auf dem Display genau verfolgen und mit bekannten Gewichten vergleichen. Passen Sie das Programm bei Bedarf an und testen Sie es erneut.
Nach erfolgreichem Testen und Debuggen ist das Waagen-Modell einsatzbereit. Es bleibt nur übrig, alle Komponenten am Gehäuse zu befestigen, die endgültige Einstellung vorzunehmen und die Arbeit Ihrer eigenen Gewichtsklasse zu genießen, die mit Hilfe von Arduino erstellt wurde!
Software
Damit die Waage mit Arduino funktioniert, müssen wir ein Programm schreiben, das die folgenden Schritte ausführt:
- Initialisieren Sie die Pins, um die Lastzelle zu verbinden.
- Konfigurieren Sie die Kommunikation mit dem Computer über die serielle Schnittstelle.
- Werte von der Lastzelle auslesen und in Gewichtungseinheiten konvertieren.
- Senden Sie die empfangenen Daten zur weiteren Verarbeitung oder Anzeige an einen Computer.
Sie benötigen eine Arduino IDE (Arduino Integrated Development Environment), um das Programm zu schreiben. Sie können es von der offiziellen Arduino-Website herunterladen. Nach der Installation der IDE müssen Sie im Menü "Werkzeuge" die richtige Platine und den richtigen Anschluss für den Arduino auswählen.
Der Quellcode eines Programms zum Arbeiten mit Gewichten mit Arduino könnte ungefähr so aussehen:
In diesem Code initialisieren wir zuerst die Pins, um die Lastzelle zu verbinden, und konfigurieren dann die Kommunikation über die serielle Schnittstelle. Im Hauptprogramm lesen wir den Wert von der Lastzelle aus, wandeln ihn in Gewichtseinheiten um, senden ihn an einen Computer und machen eine kleine Verzögerung vor der nächsten Messung.
Nachdem Sie das Programm geschrieben haben, können Sie es auf den Arduino hochladen und mit der Verwendung von Skalen beginnen, um das Gewicht verschiedener Gegenstände zu messen. Sie können auch zusätzliche Funktionen hinzufügen, z. B. die Kalibrierung oder die Anzeige des Werts auf dem LCD-Display.
Testen und Kalibrieren
Nachdem Sie den Code auf dem Arduino erstellt und heruntergeladen haben, müssen Sie mit dem Testen und Kalibrieren der erstellten Waage beginnen.
Der erste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass alle Komponenten ordnungsgemäß angeschlossen sind. Stellen Sie sicher, dass alle Drähte und Sensoren korrekt mit der Arduino-Platine verbunden sind.
Als nächstes können Sie die Waage testen. Legen Sie dazu einfach den Gegenstand auf die Wägeplatte und prüfen Sie, welchen Wert das Display anzeigt. Stellen Sie sicher, dass die Messwerte dem tatsächlichen Gewicht des Gegenstandes entsprechen.
Wenn die Messwerte nicht stimmen, können Sie mit der Kalibrierung der Waage beginnen. Eine Möglichkeit zur Kalibrierung ist die Verwendung von Kalibriergewichten. Suchen oder kaufen Sie Gewichte verschiedener bekannter Gewichte und verwenden Sie diese, um die Gewichte zu kalibrieren, indem Sie die Messwerte des Gewichts-Sensors mit den bekannten Gewichts-Werten vergleichen.
Erstellen Sie zur Kalibrierung eine Tabelle, in der die bekannten Gewichts–Werte in einer Spalte und in der anderen Spalte die entsprechenden Sensorwerte angezeigt werden. Führen Sie für jeden Wert mehrere Messungen durch und berechnen Sie den Mittelwert. Schreiben Sie die Ergebnisse in eine Tabelle.
| Bekannter Gewichts-Gyra-Wert (g) | Sensorwerte (Einheiten) |
|---|---|
| 10 | 990 |
| 20 | 2010 |
| 50 | 5040 |
| 100 | 10080 |
Analysieren Sie nach dem Ausfüllen der Tabelle die erhaltenen Daten. Möglicherweise müssen einige Berechnungen oder Anpassungen im Code vorgenommen werden, damit die Waage die richtigen Werte anzeigt.
Nach Abschluss des Tests und der Kalibrierung ist es sicher, die erstellten Skalen mit dem Arduino zu verwenden, um verschiedene Gegenstände zu wiegen.
