حسّاس الوزن 20 kg

التّعريف بالحسّاس

حسّاس الوزن هو حسّاس يستخدم لقياس القوى المطبّقة على الأجسام، ويشيع استخدامه في الموازين التّجاريّة المُستخدمة من قبل الباعة لقياس الأوزان، وحتى في الموازين المستخدمة منزليّاً في المطابخ.

تختلف استخدامات الحسّاس باختلاف حساسيّته الّتي تحدّد طبيعة الأجسام والأوزان الّتي يمكنه قياسها فمنها ما تكون بحساسيّة عالية جدّاً، تستخدم في المخابر الكيميائيّة ولقياس أوزان المجوهرات الصّغيرة، ومنها ما يكون بحساسيّة متوسّطة يستخدم لقياس الأجسام ذات أوزان أكبر.

وتوجد عدّة أنواع من هذا الحسّاس تختلف من حيث السّعة العظمى والأبعاد الخارجية، حيث تتراوح سعاته بين 5kg و 200kg.

مبدأ العمل

يعتمد عمل هذا الحسّاس على مقاومتين متغيّرتين، تتوضعان على الوجهين العلوي والسفلي للحسّاس، وهما ما يسمى بمقياس الإجهاد، حيث تتغيّر قيم هذه المقاومات تبعاً للقوى المطبّقة والإجهادات النّاجمة عنها، فينجم عن ذلك تغير في التّيار والجهد الكهربائي المقاسين عليها بشكل يتناسب مع القوى المطبّقة، مما يسهّل عملية تكييف إشارة الجهد المقاسة عليها بحيث يمكننا قراءة قيمة القوّة المطبقّة.

يتم استخدامه من خلال تثبيته من جهة، وتطبيق القوّة على الجهة الثّانيّة، ممّا يؤدي لتوليد عزم انعطاف وإجهاد يؤثران على المقاومتين المتغيّرتين، ويساعد الثّقب الموجود في منتصف الحسّاس وبين المقاومتين على تركّز الإجهاد على المقاومتين بحيث يعطي نتيجة قياس دقيقة.

المواصفات التّقنيّة

مجال قياس الوزن: 0-20 كغ.
جهد التّغذية: 5 فولت.
مصنوع من مادّة Aluminum Alloy.
طول الأسلاك: 550 مم.
عدد الأسلاك: 4
خلية الحمل من النّوع: مقياس إجهاد strain gauge.
مقاومة الدّخل: 1130 أوم.
مقاومة الخرج: 1000 أوم.
جهد الخرج: 1 mV.
حدّ الأمان: 120% من الوزن الأعظمي.

التّوصيلات الكهربائيّة

إنّ قيمة التّغيّر في الجهد النّاجم عن تغيّر قيمة المقاومة عند تطبيق قوّة عليها صغيرة جدّاً، لذلك نحتاج إلى وصل خرج الحسّاس إلى مرحلة تضخيم قبل الانتقال إلى مرحلة معالجة الإشارة باستخدام المتحكّم، ويُستخدم لذلك المضّخم HX711.

ويتمّ التّوصيل كالتّالي:

E+: يوصل مع السّلك الأحمر من حسّاس الوزن.
E-: يوصل مع السّلك الأسود من حسّاس الوزن.
A+: يوصل مع السّلك الأخضر من حسّاس الوزن.
A-: يوصل مع السّلك الأبيض من حسّاس الوزن.
VCC: منفذ التّغذية من المتحكّم.
SCK: ساعة عمل المضخّم، توصل مع المتحكّم.
DT: منفذ الخرج، يوصل إلى المتحكّم.
GND: منفذ الأرضي من المتحكّم.

مثال استخدام

يمكن التّحكّم بهذا الحسّاس ومعالجة بياناته باستخدام أردوينو أو راسبيري باي، ويوجد مكتبات خاصّة للتّعامل مع إشارات المضحّم HX711 لكلّ من أردوينو وراسبيري باي.

بعد تحميل المكتبة اللّازمة للأردوينو، يجب معايرة الحسّاس، وذلك عن طريق تحميل الكود من خلال واجهة أردوينو بالضغط على file ثم examples ثم HX711_ADC ثم نفتح مثال Calibration، وننفذ الكود. شرح تنفيذ كود المعايرة.

يمكن بعد ذلك استخدام الحسّاس لقياس الأوزان باستخدام الكود المجاور.

				
					#include <HX711_ADC.h>
#if defined(AVR)
#include <EEPROM.h>
#endif

const int HX711_dout = 4; //mcu > HX711 dout pin
const int HX711_sck = 5; //mcu > HX711 sck pin

HX711_ADC LoadCell(HX711_dout, HX711_sck);
const int calVal_eepromAdress = 0;
unsigned long t = 0;

void setup() {
  Serial.begin(57600); delay(10);
  Serial.println();
  Serial.println("Starting...");
  LoadCell.begin();
  float calibrationValue; // calibration value
  calibrationValue = 696.0; 
  EEPROM.get(calVal_eepromAdress, calibrationValue); 
  unsigned long stabilizingtime = 2000; 
  boolean _tare = true; 
  LoadCell.start(stabilizingtime, _tare);
  if (LoadCell.getTareTimeoutFlag()) {
    Serial.println("Timeout, check MCU>HX711 wiring and pin designations");
    while (1);
  }
  else {
    LoadCell.setCalFactor(calibrationValue); // set calibration value 
    Serial.println("Startup is complete");
  }
}
void loop() {
  static boolean newDataReady = 0;
  const int serialPrintInterval = 0; 
  if (LoadCell.update()) newDataReady = true;
  if (newDataReady) {
    if (millis() > t + serialPrintInterval) {
      float i = LoadCell.getData();
      Serial.print("Load_cell output val: ");
      Serial.println(i);
      newDataReady = 0;
      t = millis();
    }
  }
  // receive command from serial terminal, send 't'
  if (Serial.available() > 0) {
    char inByte = Serial.read();
    if (inByte == 't') LoadCell.tareNoDelay();
  }
  if (LoadCell.getTareStatus() == true) {
    Serial.println("Tare complete");
  }
}