Тензодатчик с HX711 для построения своих весов и автоматизации процессов

Тензорезистивный датчик обычно представляет собой специальную упругую конструкцию с закреплённым на ней тензорезистором и другими вспомогательными деталями. После калибровки, по изменению сопротивления тензорезистора можно вычислить степень деформации, которая будет пропорциональна силе, приложенной к конструкции.

Сам датчик добрался без последствий в пупырчатом пакете. внутри в зип-локе датчик и плата считывания данных с него:

Вынимаем содержимое:

Данный датчик рассчитан на вес до 2х килограмм:

В центре датчика имеется характерное отверстие:

Соединение проводов с датчиком залито компаундом:

Обращаться с ним следует аккуратно, у меня один из проводков отвалился в ходе сооружения конструкции, пришлось расковыривать компаунд и припаиваться.
Проводки имеют длину порядка 22 см:

Сам датчик длиной порядка 8 см:

Для крепления датчика и измеряющего механизма имеются отверстия с резьбой:

Резьба разная на части крепления датчика и измерительного механизма:

Больший диаметр отверстий предусмотрен со стороны крепления датчика (неподвижной части):


Вес датчика веса :) 29 грамм:

Платка подключения была в отдельном пакетике вместе со штырьками:

Основным элементом платы является микросхема HX711, это 24 битный аналого-цифровой преобразователь специализированный для весов, к которому подключается тензодатчик.

Для проверки работоспособности датчика требуется собрать некую конструкцию. Дизайнерские вещи в этот раз мы делать не будем, а используем набор для детского творчества:

Данный набор содержит все необходимое, для создания минималистичных весов:


Получились не самые симпатичные дизайнерские весы, но нам на этом этапе будет вполне достаточно.
Как я и писал ранее, красный проводок в ходе построения просто отвалился, пришлось произвести оперативный ремонт паяльником и малярным скотчем:

К плате я припаял гребенку и проводки от датчика:

Подключение датчика производится так:

DT и SCK можно подключить к любым цифровым пинам Arduino, я использовал для тестов Arduino Nano (SCK к выводу 2, DT к выводу 3), получилось как-то так:

Для работы с датчиком существует простая библиотека HX711.

  #include "HX711.h"    HX711 scale;    void setup() {    Serial.begin(38400);    Serial.println("HX711 Demo");      Serial.println("Initializing the scale");    // parameter "gain" is ommited; the default value 128 is used by the library    // HX711.DOUT	- pin #A1    // HX711.PD_SCK	- pin #A0    scale.begin(3, 2);      Serial.println("Before setting up the scale:");    Serial.print("read: tt");    Serial.println(scale.read());			// print a raw reading from the ADC      Serial.print("read average: tt");    Serial.println(scale.read_average(20));  	// print the average of 20 readings from the ADC      Serial.print("get value: tt");    Serial.println(scale.get_value(5));		// print the average of 5 readings from the ADC minus the tare weight (not set yet)      Serial.print("get units: tt");    Serial.println(scale.get_units(5), 1);	// print the average of 5 readings from the ADC minus tare weight (not set) divided  						// by the SCALE parameter (not set yet)      scale.set_scale(994.68);                      // this value is obtained by calibrating the scale with known weights; see the README for details    scale.tare();				        // reset the scale to 0      Serial.println("After setting up the scale:");      Serial.print("read: tt");    Serial.println(scale.read());                 // print a raw reading from the ADC      Serial.print("read average: tt");    Serial.println(scale.read_average(20));       // print the average of 20 readings from the ADC      Serial.print("get value: tt");    Serial.println(scale.get_value(5));		// print the average of 5 readings from the ADC minus the tare weight, set with tare()      Serial.print("get units: tt");    Serial.println(scale.get_units(5), 1);        // print the average of 5 readings from the ADC minus tare weight, divided  						// by the SCALE parameter set with set_scale      Serial.println("Readings:");  }    void loop() {    Serial.print("one reading:t");    Serial.print(scale.get_units(), 1);    Serial.print("t| average:t");    Serial.println(scale.get_units(10), 1);      scale.power_down();			        // put the ADC in sleep mode    delay(5000);    scale.power_up();  }  

Данный пример при запуске устанавливает текущий вес нулевым и далее в цикле считывает все что прибавилось и выдает в консоль результат измерений. Конечно же, он выдал ерунду, так как датчик нуждается в калибровке. Для калибровки требуется предмет вес которого известен, я использовал это:

Далее согласно README к библиотеке пишем нехитрый код калибровки:

  #include "HX711.h"  HX711 scale(3, 2);  unsigned int weight_of_standard = 436;     void setup() {    Serial.begin(9600);    scale.set_scale();    scale.tare();    Serial.println("GO");    delay(10000);    Serial.print("scale factor: ");    Serial.println(scale.get_units(10)/weight_of_standard);  }    void loop() {}  

weight_of_standard известный вес нашего предмета. Программа позволяет вычислить поправочный коэффициент, который будет использоваться при взвешивании, в нашем случае, он равен 989.

Пробуем измерять и сравнивать с «эталонными весами». Остаток свечки:



Малярный скотч:



Стружка для чистки паяльника с подставкой:

Таким образом, предмет обзора оказался рабочим, выдает то, что требуется. Если более тщательно подойти к калибровке и обеспечить большую жесткость конструкции «весов», то можно добиться неплохой точности, которой во многих случаях будет достаточно. Следует сказать, что взвешивающий элемент такого типа существует на разные диапазоны веса, и вполне можно подобрать подходящий для конкретной задачи.

На основе этого датчика можно сделать красивые весы с уникальным дизайном. Можно передавать данные взвешивания на сервер посредством WIFI или Ethernet. Можно автоматизировать какие-то процессы — например наливать напитки по весу (в том числе и из нескольких ингредиентов. Конкретно этот датчик покупался для автоматизации самогоноварения — отсечь головы от основного продукта в автоматическом режиме.

Спасибо всем, кто дочитал этот обзор до конца, надеюсь кому-то данная информация окажется полезной.