Arduino je platforma pro vytváření elektronických zařízení, která umožňuje nadšencům a profesionálům bez větších nákladů vytvářet širokou škálu zařízení. V tomto článku se podíváme na to, jak lze pomocí Arduina vytvořit váhy.
Váhy na Arduinu jsou projektem, který umožňuje měřit hmotnost předmětů s vysokou přesností. Takové váhy mohou být užitečné v různých oblastech, včetně výroby, vědeckého výzkumu a domácích úkolů.
K vytvoření závaží bude potřeba Arduino deska, zátěžový senzor a několik dalších komponent. V tomto článku se podíváme na všechny potřebné materiály a krok za krokem pochopíme proces vytváření vah na Arduinu.
Výběr správného snímače zatížení je klíčovým bodem při vytváření závaží. Zátěžový senzor by měl být vysoce kvalitní a měl by poskytovat dostatečně přesná měření. V tomto článku vám řekneme, jak vybrat vhodný senzor a správně jej připojit k Arduinu.
Výběr potřebných komponent
Než začnete vytvářet váhy pomocí Arduina, musíte určit, které komponenty budete potřebovat. Zde je seznam základních komponent, které byste si měli koupit:
- Arduino-deska: toto je hlavní mikrokontrolér, který bude ovládat celý systém vah.
- Snímač hmotnosti: důležitá součást, která bude měřit hmotnost předmětů.
- Odpor zatížení: nezbytné pro kalibraci snímače hmotnosti a převod dat na hodnoty hmotnosti.
- Ampérmetr: používá se k měření proudu spotřebovaného snímačem hmotnosti.
- Obrazovka: může být jakéhokoli typu a používá se k zobrazení hodnot hmotnosti.
- Vodiče a konektory: nezbytné pro připojení komponent mezi sebou.
Kromě hlavních komponent mohou být také potřeba další materiály k vytvoření rámu vah, jako jsou dřevěné nebo plastové panely, šrouby a lepidlo. Kromě toho možná budete potřebovat kabel USB pro připojení desky Arduino k počítači a napájecí kabel pro napájení systému.
Mějte na paměti, že výběr komponent může záviset na vašich individuálních požadavcích a preferencích. Pokud máte například specifické požadavky na přesnost měření nebo stylistická řešení, možná budete muset vybrat specializovanější komponenty.
Příprava a montáž Arduina
Než začnete vytvářet váhy pomocí Arduina, budete muset připravit a sestavit potřebné komponenty. Zde je to, co budete potřebovat:
- Deska Arduino - můžete si vybrat jakýkoli model, ale nejběžnější jsou Arduino Uno a Arduino Nano.
- Sada snímačů váhy vyžaduje zátěžový senzor a případně další senzory, pokud plánujete povolit další funkce, jako je měření teploty.
- Displej je volitelná součást, která může být užitečná pro zobrazení hmotnosti nebo jiných informací. Můžete použít LCD displej nebo LED indikaci (LED).
- Odpory a kondenzátory - v závislosti na zvoleném modelu Arduino a použitých senzorech možná budete potřebovat další elektronické zařízení, abyste zajistili správné připojení a provoz.
- Prkénko a vodiče-k připojení součástí a vytvoření obvodu budete potřebovat prkénko a vodiče.
- Pájecí nástroje, pinzety a další nástroje mohou být užitečné při sestavování a nastavování závaží.
Jakmile máte všechny potřebné komponenty, dalším krokem je sestavení Arduina. Nejprve musíte připojit snímač zatížení k Arduinu: jeden konec senzoru by měl být připojen k pinu GND, druhý k pinu 5V a středový PIN k analogovému pinu (jako je A0).
Poté připojte displej (pokud je použit). Pokud máte LCD displej, připojte jej k odpovídajícím pinům Arduino a ujistěte se, že jsou vodiče správně zapojeny. Pokud používáte LED indikaci, připojte příslušné LED diody k pinům Arduino.
Jakmile jsou všechny komponenty připojeny, musíte sestavit obvod na prkénku. Umístěte Arduino, snímač zatížení, displej a další součásti na prkénko a zapojte je pomocí vodičů podle schématu připojení.
Nezapomeňte nainstalovat správné knihovny Arduino do svého vývojového prostředí a stáhnout si příslušný program pro váš projekt do Arduina. Zkontrolujte, zda vaše sestavení funguje a zda jsou informace na displeji správně zobrazeny, pokud jsou použity.
Příprava a sestavení Arduina jsou prvními kroky k vytvoření závaží pomocí Arduina. V tomto okamžiku jste připravili a sestavili všechny potřebné komponenty a ujistili jste se, že fungují správně. Nyní můžete přejít na programování a nastavení vah pro konkrétní požadavky vašeho projektu.
Vytvoření modelu váhy
Než přejdete k vytvoření modelu vah, měli byste se rozhodnout pro základní komponenty, které budou použity v projektu.
V první řadě budete potřebovat Arduino desku, kterou si můžete zakoupit nebo vyrobit sami, pokud máte potřebné materiály a dovednosti. Jsou také potřeba měřicí senzory, které budou určovat hmotnost na váze. K tomu lze použít napěťový senzor nebo tlakový senzor.
Kromě toho budete potřebovat zařízení k zobrazení výsledků vážení. Můžete použít displej z tekutých krystalů (LCD), sedmisegmentový displej nebo jakýkoli jiný vhodný pro vaše potřeby. Měly by být také připraveny materiály pro vytvoření fyzikálního modelu vah-součásti pro výrobu pouzdra, plošiny a dalších nezbytných prvků.
Dalším krokem je připojení senzorů a displeje k Arduino desce. To se obvykle provádí pomocí vodičů a příslušných konektorů. Nezapomeňte zkontrolovat správnost připojení a dostupnost potřebných knihoven a ovladačů pro práci s komponentami.
Po připojení komponent můžete začít psát softwarový kód pro práci vah. V této části je nutné určit základní funkce a proměnné, které budou použity: získávání dat ze senzorů, zpracování získaných hodnot, zobrazování výsledků na displeji a další potřebné činnosti.
Je důležité si uvědomit, že program musí být flexibilní a řízený pomocí uživatelského rozhraní. Můžete například přidat tlačítka pro tarifikaci nebo resetování hmotnosti a také nastavit odečet jednotek.
Za pozornost stojí také zpracování chyb a výjimečných situací. Pokud například senzor není připojen nebo nelze získat data, je nutné zajistit příslušné zpracování a upozornění uživatele na chybu.
Jakmile je program napsán a nahrán na Arduino desku, můžete testovat a ladit váhy. Zkontrolujte fungování všech funkcí pečlivým sledováním hodnot na displeji a jejich porovnáním se známými váhami. V případě potřeby program upravte a testování opakujte.
Po úspěšném testování a ladění je model vah připraven k použití. Zbývá jen upevnit všechny komponenty na tělo, provést finální nastavení a užít si práci svých vlastních vah vytvořených Arduinem!
Programové vybavení
Abychom mohli pracovat s vahami pomocí Arduina, musíme napsat program, který bude provádět následující akce:
- Inicializovat piny pro připojení Zátěžové buňky.
- Nakonfigurujte komunikaci s počítačem prostřednictvím sériového portu.
- Číst hodnoty ze Zátěžové buňky a převádět je na hmotnostní jednotky.
- Odesílat získaná data do počítače pro další zpracování nebo zobrazení.
K napsání programu budete potřebovat Arduino IDE (integrované vývojové prostředí Arduino). Můžete si ji stáhnout z oficiálních stránek Arduina. Po instalaci IDE budete muset vybrat správnou desku a port pro připojení Arduina v nabídce Nástroje.
Zdrojový kód programu pro práci s vahami pomocí Arduina může vypadat přibližně takto:
V tomto kódu nejprve inicializujeme piny pro připojení Zátěžové buňky, poté konfigurujeme komunikaci prostřednictvím sériového portu. V hlavním cyklu programu čteme hodnotu ze Zátěžové buňky, převádíme ji na váhové jednotky, odešleme do počítače a před dalším měřením uděláme malou latenci.
Po napsání programu si jej můžete stáhnout do Arduina a začít používat váhy k měření hmotnosti různých předmětů. Můžete také přidat další funkce, jako je kalibrace nebo zobrazení hodnoty na LCD displeji.
Testování a kalibrace
Po sestavení a stažení softwarového kódu na Arduino je nutné začít testovat a kalibrovat vytvořené váhy.
Prvním krokem je ověření správnosti připojení všech komponent. Ujistěte se, že jsou všechny vodiče a senzory správně připojeny k desce Arduino.
Dále je možné provést testování vah. Chcete-li to provést, jednoduše položte předmět na platformu vah a zkontrolujte, jakou hodnotu displej zobrazuje. Ujistěte se, že hodnoty odpovídají skutečné hmotnosti předmětu.
Pokud hodnoty neodpovídají skutečnosti, můžete začít kalibrovat váhy. Jedním ze způsobů kalibrace je použití kalibračních závaží. Najděte nebo získejte závaží různých známých vah a použijte je ke kalibraci vah porovnáním hodnoty snímače hmotnosti se známými hodnotami závaží.
Pro kalibraci vytvořte tabulku, kde jeden sloupec uvádí známé hodnoty hmotnosti závaží, zatímco druhý sloupec označuje hodnoty senzoru, které odpovídají. Proveďte několik měření pro každou hodnotu a vypočítejte průměr. Výsledky si zapište do tabulky.
| Známá hodnota hmotnosti gira (g) | Indikace senzoru (ed.) |
|---|---|
| 10 | 990 |
| 20 | 2010 |
| 50 | 5040 |
| 100 | 10080 |
Po vyplnění tabulky analyzujte získaná data. Možná bude nutné provést některé výpočty nebo úpravy v softwarovém kódu, aby váhy ukazovaly správné hodnoty.
Po dokončení testování a kalibrace je bezpečné používat vytvořené váhy pomocí Arduina k vážení různých předmětů.