Load cell - tehtnica

Vse v zvezi s senzorji, takimi ali drugačnimi,... tudi sw

Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a krko » 30 Okt 2020, 20:31

Zanima me, če razmišljam v pravo smer....

Namen imam narediti tehtnico s pomočjo load-cell.ov, nekaj podobnega kot to:
najprej, za proof of concept s temi:
https://www.vetek.com/load-cell-300-kg- ... en/article
kasneje pa s temi:
https://www.vetek.com/single-point-load ... en/article

Zanima me torej, če vzamem 4 take load-celle in z njimi naredim tehtnico, kako je potem z izračunom skupne mase?
Glede na to da je odziv vsake celice 2 mV/V, to pri vzbujanju z 10 V pomeni 20 mV odklona za celotno merilno območje (300 oz 500 kg). Ali potem velja, da če iz vsake posamezne celice izračunam svojo težo (20 mV -> 300 kg) in potem te 4 podatke seštejem, da dobim skupno maso, ki je na "podestu"? To velja tudi, če breme ni točno na sredini platforme oz podesta?
Misim da bi morala ta teorija držati, ampak nisem siguren. :_dunno

Zanima me, če morda kdo ve, kaj oz kako naredi sledeči junction box:
https://www.vetek.com/junction-and-equa ... en/article

Je to morda navaden "seštevalnik", ki pač dodatno omogoča še trimmanje posamezne celice ali premore morda kaj več pameti? (poleg še zaščite)


Zanima me še, na kaj moram paziti ko bom delal ojačevalnik za signal iz posameznega load cella. Do sedaj vem, da je dobro, da ima ojačevalnik majhen drift (pomaga potem pri matematiki), da ima majhen gain error in da je kar se da linearen.

Ima morda kdo izkušnje z sigma-delta ADC-ji in ojačevalniki, ki so že vgrajeni vanje? Kakšne resolucije se da dosegati? (no seveda je to odvisno tudi od sistema (vodoravnosti), pa temperature, pa vlage, itd..)
Problem, ki ga vidim pri teh ADC-jih z vgrajenimi ojačevalniki je v tem, da load celli omogočajo vzbujanje z 10 V, ADC-ji pa so večinoma narejeni za napajanja in pa common mode napetosti do 5V.
Če pa load cell vzbujam s 5V pa že tukaj zgubim natančnost, ki bi jo lahko enostavno pridobil z povečanim vzbujanjem.

Sam bi bil zelo zadovoljen, če pridem na resolucijo 0,5 kg pri dosegu nekje 1000 kg ali 1500 kg. Če je pa resolucija manjša, pa toliko boljše. :D
krko
 
Prispevkov: 1068
Pridružen: 18 Jan 2015, 11:56
Kraj: Cerknica/Postojna
Zahvalil se je: 78 krat
Prejel zahvalo: 102 krat
Uporabnika povabil: gumby
Število neizkoriščenih povabil: 11

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a s54mtb » 31 Okt 2020, 00:25

Poceni tehtnice, ki imajo 4 noge in v vsaki svoj senzor uporabljajo le polovični mostič (ima po 3 žice VB+, VB- in na sredi odcep za Uizh). To potem vežeš zaporedno 4, da dobiš poln mostič: VB+1 na VB-4, VB-1 na VB+2, VB-2 na VB+3 in VB-3 na VB+4. Napajaš potem na eni diagonali, meriš pa diferencialno napetost na drugi. Takole: https://electronics.stackexchange.com/q ... load-cells

Signali se potem električno seštejejo in rabiš samo en ojačevalnik, čeprav so fizično štirje. Pogoj, da to deluje je, da imajo vsi 4 enako občutljivost. Zaradi tega jih kitajci prodajajo v "šopkih" po 4 kose. Če jih ločiš/pomešaš jih lahko vržeš stran ali iščeš kateri pašejo skupaj.

Če pa imaš 4 polne mostiče, moraš pa narediti 4 ojačevalnike in meriti 4 signale SOČASNO! Rabiš 4 kanalni ADC, ki ima sample and hold ali pa dejansko 4 ločene ADC (lahko v istem ohišju), ki se jih da trigati sočasno.

Signale potem samo sešteješ.
Namesto "Zahvali se" sprejemam tudi šalco kofeta: https://www.buymeacoffee.com/s54mtb
Uporabniški avatar
s54mtb
 
Prispevkov: 11880
Pridružen: 15 Jan 2015, 00:10
Zahvalil se je: 1670 krat
Prejel zahvalo: 4368 krat
Uporabnika povabil: Vrtni palček
Število neizkoriščenih povabil: 154

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a s54mtb » 31 Okt 2020, 00:28

Aja, še glede napajanja in ADC. Če napajaš z referenčno napetostjo tudi senzor, ne rabiš točne reference, ampak samo stabilno. Z ustreznim glajenjem in filtriranjem na analognem delu se da doseči tudi 20+ bitov ločljivosti ob ustreznem oversamplingu. Sigma delta so za to zelo primerni, saj lahko "povprečiš" že kar v hardveru.

Jaz sem recimo meril signale iz mostiča ranga 15mV pri 5V napajanju. Dosegel sem ločljivost 18 bitov in to preko 2m dolgih (ustrezno oklopljenih) kablov. Uporabil sem TI-jev 32 bitni ADC: https://www.ti.com/product/ADS1262
Namesto "Zahvali se" sprejemam tudi šalco kofeta: https://www.buymeacoffee.com/s54mtb
Uporabniški avatar
s54mtb
 
Prispevkov: 11880
Pridružen: 15 Jan 2015, 00:10
Zahvalil se je: 1670 krat
Prejel zahvalo: 4368 krat
Uporabnika povabil: Vrtni palček
Število neizkoriščenih povabil: 154

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a krko » 31 Okt 2020, 11:55

Ok, glede na to da imam sam 4 polne mostiče pride v poštev samo variatna s 4mi ADCji.

Torej ne pride v poštev pa ADC, ki ima notranji MUX in ki preklaplja med posameznimi load celli?

Pa si delal na 6 wire (torej povratno merjenje napetosti napajanja) ali samo 4 wire?


Mislim, da se je @mucek enkrat nekaj tudi igral s takimi ADCji in pa load celli.
krko
 
Prispevkov: 1068
Pridružen: 18 Jan 2015, 11:56
Kraj: Cerknica/Postojna
Zahvalil se je: 78 krat
Prejel zahvalo: 102 krat
Uporabnika povabil: gumby
Število neizkoriščenih povabil: 11

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a milan62 » 31 Okt 2020, 17:50

Rabiš samo en ADC.
V firmi, kjer sem bil nekoč zaposlen, so bile vse tehtnice
izvedene tako, da so bili polni mostički enostavno vezani vzporedno
( kot na priloženi sliki )

LP
Priponke
load cells connection.jpg
milan62
 
Prispevkov: 506
Pridružen: 19 Avg 2015, 22:22
Kraj: Kranj
Zahvalil se je: 110 krat
Prejel zahvalo: 116 krat
Uporabnika povabil: diehart
Število neizkoriščenih povabil: 11

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a krko » 31 Okt 2020, 18:01

Kako pa se potem različni odzivi med seboj "pohendlajo", če niso enaki?

Trimerji predvidevam, da so za to, da se na začetku kalibrira, da vsi load celli kažejo enako?
krko
 
Prispevkov: 1068
Pridružen: 18 Jan 2015, 11:56
Kraj: Cerknica/Postojna
Zahvalil se je: 78 krat
Prejel zahvalo: 102 krat
Uporabnika povabil: gumby
Število neizkoriščenih povabil: 11

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a s54mtb » 31 Okt 2020, 18:14

milan62 je napisal/-a:Rabiš samo en ADC.
V firmi, kjer sem bil nekoč zaposlen, so bile vse tehtnice
izvedene tako, da so bili polni mostički enostavno vezani vzporedno
( kot na priloženi sliki )

LP



Zanimivo.

Kako pa to deluje, ko ima en mostič drugačno mostično upornost oz. občutljivost, ali pa če ima npr. TK ofseta, ki je obraten kot pri drugih treh ? :_dunno

To bi sicer lahko delalo v teoriji (no, očitno tudi v praksi), samo rabiš res enake mostiče po vseh parametrih, kar pa verjetno ni ravno poceni.
Namesto "Zahvali se" sprejemam tudi šalco kofeta: https://www.buymeacoffee.com/s54mtb
Uporabniški avatar
s54mtb
 
Prispevkov: 11880
Pridružen: 15 Jan 2015, 00:10
Zahvalil se je: 1670 krat
Prejel zahvalo: 4368 krat
Uporabnika povabil: Vrtni palček
Število neizkoriščenih povabil: 154

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a milan62 » 31 Okt 2020, 18:37

Ja, za pravilno meritev teže morajo biti mostiči enaki.
Če malo brskaš po netu na temo "load cells connection" se vidi, da je taka
vezava običajna in pogosta.

LP
milan62
 
Prispevkov: 506
Pridružen: 19 Avg 2015, 22:22
Kraj: Kranj
Zahvalil se je: 110 krat
Prejel zahvalo: 116 krat
Uporabnika povabil: diehart
Število neizkoriščenih povabil: 11

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a s54mtb » 31 Okt 2020, 19:17

Jaz sem delal v glavnem s senzorji tlaka, kjer se pa mostički močno razlikujejo med sabo. Nič nenavadnega ni, da ima mostič (senzor tlaka) offset, ki je večji od aktivnega odziva, ali pa da se mostiči razlikujejo po upornosti do nekaj 10%.
Namesto "Zahvali se" sprejemam tudi šalco kofeta: https://www.buymeacoffee.com/s54mtb
Uporabniški avatar
s54mtb
 
Prispevkov: 11880
Pridružen: 15 Jan 2015, 00:10
Zahvalil se je: 1670 krat
Prejel zahvalo: 4368 krat
Uporabnika povabil: Vrtni palček
Število neizkoriščenih povabil: 154

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a xfce » 06 Nov 2020, 10:08

Pozdravljeni,


sam ravno testiram kako se obnaša osebna tehtnica za 10 € v navezi s kitajskim ADC hx711. Uporebil sem nek dober ESP32 board, ki ima v deep sleep mode 200 uA porabe. Tako, da bo stvar dooolgo delovala.

Trenutno me zanima kaj se dogaja, če tehtnica ni obremenjena in se spreminja temperaturo okolice. Vidi se, da odčitek zahaja glede na temperaturo. Ni pa čiste koleracije, verjetno hx711 zahaja v eno smer, senzorji pa v drugo. Verjetno je merjenje teže na daljše obdobje precej zahtevno. Bom videl, moram uporabiti kvalitetnejše load cell-e in kvalitetenjši ADC.

20201106_095117 (Large).jpg


20201106_095145 (Large).jpg


Tukaj je odčitek load cell-a od osebne tehtnice vs temperatura. Gre vse malo po svoje, ne bom mogel delati kakšne kompenzacije. Škoda :) Potrebno bo vzeti boljše komponente. Mislim, da tehtnica zahaja ccca 100g pr 40 kg obremenitve v temperaturnem razponu cca 15°C
2020-11-06 10_05_41-Window.png
Uporabniški avatar
xfce
 
Prispevkov: 872
Pridružen: 14 Feb 2015, 11:38
Kraj: Poljane nad Škofjo loko
Zahvalil se je: 118 krat
Prejel zahvalo: 253 krat
Uporabnika povabil: S52O
Število neizkoriščenih povabil: 50

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a xfce » 06 Nov 2020, 10:22

Vso stvar imam ravno v pečici. Rumeno je temperatura, modro je teža. Sumim, da se najprej pogrejejo senzoji teže, ker so v zraku in plastiki, kasneje se pa še pogreje hx711, ki je prilepljen na steklo. Očitno imajo moji load celli pozitivni temperaturni kvocient hx711 pa negativni. Nista pa sinhrona. Kakorkoli, da se ne bomo razumeli, če bi stehtal človeka, potem ko se tehtnica prižge, bi bil odčitek natančen na kakoh 100 g. Pri čebeljem panju, pa ker masa stoji na tehtnici dlje časa je pa naprej problem creep, ker se senzorji malo pobesijo, potem pa te temperaturne spremebe, ki nihajo cca 100 g na dan.

2020-11-06 10_17_42-Window.png
Uporabniški avatar
xfce
 
Prispevkov: 872
Pridružen: 14 Feb 2015, 11:38
Kraj: Poljane nad Škofjo loko
Zahvalil se je: 118 krat
Prejel zahvalo: 253 krat
Uporabnika povabil: S52O
Število neizkoriščenih povabil: 50

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a krko » 06 Nov 2020, 10:25

Na to sem tudi sam pomislil in zna biti problem.

Je pa še ena stvar. Odvisno je, ali si želimo konstantno meriti breme (recimo pri čebelnjaku) ali pa breme enkrat je prisotno in enkrat ne, recimo kot osebna tehtnica.

Pri prvem primeru je potrebno narediti temperaturno kompenzacijo, če želimo natančne in zanesljive podatke, v drugem pa se da problem vsaj delno rešiti z matematiko (povprečenjem).
krko
 
Prispevkov: 1068
Pridružen: 18 Jan 2015, 11:56
Kraj: Cerknica/Postojna
Zahvalil se je: 78 krat
Prejel zahvalo: 102 krat
Uporabnika povabil: gumby
Število neizkoriščenih povabil: 11

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a xfce » 06 Nov 2020, 11:01

krko je napisal/-a:Na to sem tudi sam pomislil in zna biti problem.

Je pa še ena stvar. Odvisno je, ali si želimo konstantno meriti breme (recimo pri čebelnjaku) ali pa breme enkrat je prisotno in enkrat ne, recimo kot osebna tehtnica.

Pri prvem primeru je potrebno narediti temperaturno kompenzacijo, če želimo natančne in zanesljive podatke, v drugem pa se da problem vsaj delno rešiti z matematiko (povprečenjem).


Če je samo trenutno obremenjeno ni problem. Tehtnico prej tariraš, potem človek stopi gor, vzameš n vzorcev in to je to. Za ta čebelji panj je pomojem kompenzacija nesmiselna, moraš pač vzeti dobre elektronske komponente.
Uporabniški avatar
xfce
 
Prispevkov: 872
Pridružen: 14 Feb 2015, 11:38
Kraj: Poljane nad Škofjo loko
Zahvalil se je: 118 krat
Prejel zahvalo: 253 krat
Uporabnika povabil: S52O
Število neizkoriščenih povabil: 50

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a krko » 06 Nov 2020, 11:06

No, seveda je tudi to rešitev, a sem izhajal iz obstoječih komponent.
krko
 
Prispevkov: 1068
Pridružen: 18 Jan 2015, 11:56
Kraj: Cerknica/Postojna
Zahvalil se je: 78 krat
Prejel zahvalo: 102 krat
Uporabnika povabil: gumby
Število neizkoriščenih povabil: 11

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a xfce » 06 Nov 2020, 22:43

Danes sem dal tehtnico ven na mraz, kjer je okoli 3°C in tudi v pečico kjer je bilo max okoli 55°C. Kar sem ugotovil je to, da je bil peak to peak glede temperature 50°C, razlika v izmerjeni teži pa največ 150g. Torej, če bi meril čebelji panj, lahko pričakujem 150 g dnevnega nihanja glede temperature.

Če so spremembe temperature počasneješe je peak to peakt okoli 80 g. Hec je v tem, da steklo dlje časa ostane toplo/hlado in na njem je nameščen senzor HX711, nogice, kjer so senzorji so toplotno ločeni in ima temperatura okolice višji vpliv. Po grafu se vidi, da izmerjena teža najbolj odstopa, če tehtnico vzamem iz pečice na hladno, kasneje se pa pohladi tud steklo in očitno ima ta HX711 obratni kvocient glede na senzorje.

2020-11-06 22_37_13-Window.png


Nah, po svoje niti ni slabo, da tehtnica za 10€ in senzor za 3€ v razponz 50°C naredita največ 150 g odstopanja pri merilnem območju od 0-100 kg.
Uporabniški avatar
xfce
 
Prispevkov: 872
Pridružen: 14 Feb 2015, 11:38
Kraj: Poljane nad Škofjo loko
Zahvalil se je: 118 krat
Prejel zahvalo: 253 krat
Uporabnika povabil: S52O
Število neizkoriščenih povabil: 50

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a arksi » 09 Nov 2020, 07:59

A ima omenjena tehtnica že "uporaben" izhod podatkov o teži, ali si si sam dekodiral podatke, da jih lahko pošiljaš preko esp?
Na kateri platformi prikazuješ graf?
arksi
 
Prispevkov: 690
Pridružen: 21 Jan 2015, 07:01
Kraj: Dolenjska
Zahvalil se je: 1096 krat
Prejel zahvalo: 123 krat
Uporabnika povabil: gumby
Število neizkoriščenih povabil: 15

Re: Load cell - tehtnica

OdgovorNapisal/-a xfce » 09 Nov 2020, 10:23

@arksi, platforma je thinger.io, ampak ne priporočam. Zastarelo, se bom preselil.

Na prejšnjem grafu je surov podatek iz ADC-ja. Potem samo tariraš, torej tista vrednost, ko je tehtnica nebremenjena postaviš na 0, potem pa z kakšno utežjo kalibriraš.

Tukaj je recimo, tukaj sem tariral in kalibriral tehtnico. Potem sem jo pa postavil zunaj na hladno. Potem sem jo pa iz prostora postavil ven na hladno in je šla temperatura iz cca 22°C na okoli 2°C zjutraj. Tehtnic je potem jutraj kazala - 20 g, temperatura se pa spremenila tudi za okoli -20°C. Malo se vidi, da ima tehtnica problem pri tranziciji, tam je odtopanje še večje - cca 50 g.


Graf_temperatura.png


Če bi bil siten, bi lahko vzel boljši ADC in še temperaturno kompenziral... verjetno bi lahko prišel pri nihanju za 40°C na tja +-20g. Več je pa pomojem znanstvena fantastika. Razen, če bi naredil kako mehansko tehtnico ali kaj podobnega..
Uporabniški avatar
xfce
 
Prispevkov: 872
Pridružen: 14 Feb 2015, 11:38
Kraj: Poljane nad Škofjo loko
Zahvalil se je: 118 krat
Prejel zahvalo: 253 krat
Uporabnika povabil: S52O
Število neizkoriščenih povabil: 50


Vrni se na Senzorji

Kdo je na strani

Po forumu brska: 0 registriranih uporabnikov in 1 gost