આજે, વજન અને શક્તિનું ચોક્કસ માપન તે ઔદ્યોગિક ઉપયોગો અને ઘરેલું અને સંશોધન પ્રોજેક્ટ્સ બંનેમાં ચાવીરૂપ છે. જો તમે ક્યારેય વિચાર્યું હોય તો સ્ટ્રેન ગેજ સેન્સર શું છે? અને તે કેવી રીતે પૂરક બને છે HX711 મોડ્યુલ જો તમે ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા ડિજિટલ ભીંગડા બનાવવાની રીત શોધી રહ્યા છો, તો તમે યોગ્ય સ્થાને આવ્યા છો. અહીં, અમે સિદ્ધાંતથી લઈને વ્યવહાર સુધીના દરેક પાસાને તોડી નાખીશું, જેથી તમે દરેક વિગતો સમજી શકો અને તમારી પોતાની વજન પદ્ધતિ કેવી રીતે અમલમાં મૂકવી તે શીખી શકો.
તાજેતરના સમયમાં નો ઉપયોગ લોકપ્રિય બન્યો છે સ્ટ્રેન ગેજ જેવા મોડ્યુલો સાથે HX711 હોમમેઇડ સ્કેલ, હોમ ઓટોમેશન પ્રોડક્ટ્સ અને સ્કૂલના પ્રયોગોના નિર્માણમાં પણ. સૌથી સારી વાત એ છે કે, આ ઘટકો સસ્તા છે, આર્ડુઇનો જેવા પ્લેટફોર્મ સાથે સુસંગત છે, અને વ્યાવસાયિક સ્તરે વિશ્વસનીય માપન જો તેઓ યોગ્ય રીતે માપાંકિત થયા હોય તો. ચાલો મૂળભૂત કામગીરીથી લઈને એકીકરણ અને પ્રોગ્રામિંગ સુધી, દરેક વસ્તુ પર એક પગલું-દર-પગલાં નજર કરીએ.
સ્ટ્રેન ગેજ શું છે અને તે કેવી રીતે કામ કરે છે?
La તાણ માપક એક છે પાઇઝોરેસિસ્ટિવ સેન્સર જે વિકૃતિ (દબાણ, ટ્રેક્શન અથવા કમ્પ્રેશન દ્વારા) ને વિદ્યુત પ્રતિકારમાં ભિન્નતામાં પરિવર્તિત કરે છે, જે આપણને સપાટી પર લાગુ પડતા બળો અથવા વજનને પરોક્ષ રીતે માપવાની મંજૂરી આપે છે. આધુનિક લોડ સેલ્સમાં લોડ સેન્સિંગ માટે આ ગુણધર્મ મૂળભૂત છે..
તેની સૌથી મૂળભૂત ડિઝાઇનમાં, ફીલર ગેજમાં aનો સમાવેશ થાય છે ખૂબ જ બારીક ધાતુનો તંતુ એડહેસિવ ફિલ્મની અંદર મૂકવામાં આવે છે. જ્યારે તે જે રચનામાં ગુંદરવાળું છે તે વિકૃત થઈ જાય છે, ત્યારે ફિલામેન્ટ ખેંચાય છે અથવા સંકુચિત થાય છે, જેનાથી તેનો પ્રતિકાર બદલાય છે. આ ફેરફાર, ભલે નાનો હોય, પણ તે લગાવવામાં આવેલા બળના પ્રમાણસર છે. અને તેનું વિદ્યુત વિશ્લેષણ કરી શકાય છે.
પાઇઝોરેસિસ્ટિવ અસર ખેંચાણ પર ગેજનો પ્રતિકાર વધે છે, અને સંકુચિત થાય ત્યારે ઘટે છે. આ ભૌતિક પ્રયત્નોને ચોક્કસ માપી શકાય તેવા વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.
આ ગેજમાં સામાન્ય રીતે પ્રમાણભૂત પ્રતિકાર મૂલ્યો હોય છે જેમ કે ૧૨૦Ω, ૩૫૦Ω અથવા ૧૦૦૦Ω, અને વિકૃતિઓને કારણે થતા ફેરફારો ન્યૂનતમ છે: ઉદાહરણ તરીકે, નોંધપાત્ર ભાર માટે 0.12 Ω ઉપર માત્ર 120 Ω ની વિવિધતા. જો કે, યોગ્ય એમ્પ્લીફિકેશન અને માપન પ્રણાલી વિના, આ નાના ફેરફારો શોધવા મુશ્કેલ બનશે.
લોડ સેલ: સ્ટ્રેન ગેજનો ઉપયોગ
ઉના લોડ સેલ તે એક ટ્રાન્સડ્યુસર છે જે સ્ટ્રેન ગેજનો ઉપયોગ કરે છે યાંત્રિક બળોને વિદ્યુત સંકેતોમાં રૂપાંતરિત કરોસંચાલન સિદ્ધાંત સરળ છે: એક અથવા વધુ ગેજ ધાતુના માળખા સાથે જોડાયેલા હોય છે જે ભાર હેઠળ અનુમાનિત રીતે વિકૃત થાય છે. જ્યારે વજન લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે માળખું વિકૃત થાય છે, જેમ કે ગેજ, અને તાણના પ્રમાણસર વિદ્યુત સંકેત ઉત્પન્ન થાય છે.
લોડ સેલના વિવિધ પ્રકારો છે (હાઇડ્રોલિક, ન્યુમેટિક, સ્ટ્રેન ગેજ, વગેરે), જોકે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને એમ્બેડેડ સિસ્ટમ્સમાં સૌથી સામાન્ય સ્ટ્રેન ગેજ છે. તેની સુસંગત ડિઝાઇન ઉચ્ચ ચોકસાઇ અને સ્થિરતા.
કોષો કદ, આકાર, ક્ષમતા અને યાંત્રિક ગોઠવણીમાં ભિન્ન હોય છે, ગ્રામ વજનના નાના કોષોથી લઈને ટન વજનના ઔદ્યોગિક સંસ્કરણો સુધી.
આંતરિક રીતે, મોટાભાગના લોડ કોષો 1, 2 અથવા 4 સ્ટ્રેન ગેજ માઉન્ટ કરે છે જે વ્હીટસ્ટોન બ્રિજ બનાવે છે., એક વિદ્યુત સર્કિટ જે પ્રતિકારમાં નાના ફેરફારો પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે.
વ્હીટસ્ટોન બ્રિજ: સંવેદનશીલતાનું રહસ્ય
El વ્હીટસ્ટોન બ્રિજ એક છે ચોરસમાં ગોઠવાયેલા ચાર રેઝિસ્ટરનું સર્કિટ, જેમાં એક અથવા વધુ સ્ટ્રેન ગેજ હોઈ શકે છે. જ્યારે કોઈ ભાર ન હોય, ત્યારે સર્કિટ સંતુલનમાં હોય છે અને તેના આઉટપુટ વચ્ચે કોઈ સંભવિત તફાવત હોતો નથી. જ્યારે ગેજ વિકૃત થાય છે, ત્યારે આ સંતુલન તૂટી જાય છે. અને શોધી શકાય તેવા વોલ્ટેજ તફાવતો દેખાય છે જે લાગુ ભારને પ્રતિબિંબિત કરે છે.
આ રૂપરેખાંકન પ્રતિકારમાં ફેરફાર પ્રત્યે સંવેદનશીલતામાં વધારો કરે છે અને નાના ફેરફારો શોધવાની મંજૂરી આપે છે, જે અન્યથા કેપ્ચર કરવું અશક્ય હશે.
ઘર અથવા પ્રયોગશાળાના ભીંગડામાં, ચાર ગેજનો ઉપયોગ કરવો સામાન્ય છે જે સંપૂર્ણ વ્હીટસ્ટોન બ્રિજ બનાવે છે, જેમ કે ઘણા બાથરૂમ ભીંગડા અને વજન પ્લેટફોર્મ સાથે થાય છે. આ તાપમાનની ભૂલો ઘટાડવામાં અને રેખીયતા અને ચોકસાઈ સુધારવામાં મદદ કરે છે.
આપણને HX711 મોડ્યુલની શા માટે જરૂર છે?
જોકે વ્હીટસ્ટોન બ્રિજ વોલ્ટેજ ભિન્નતાને વધારે છે, ફેરફારો ખૂબ જ નાના છે. (માઈક્રોવોલ્ટના ક્રમમાં). Arduino જેવા માઈક્રોકન્ટ્રોલર્સ તેમને ભાગ્યે જ શોધી શકે છે, ચોક્કસ માપન તો દૂરની વાત છે.
El HX711 મોડ્યુલ તે એક ચિપ છે જે ખાસ કરીને સ્ટ્રેન ગેજ લોડ સેલ ધરાવતી સિસ્ટમોનું વજન કરવા માટે રચાયેલ છે, જે સચોટ વાંચનને સરળ બનાવે છે.
El HX711 જેવા કામ કરે છે ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન એમ્પ્લીફાયર y 24-બીટ એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ટર (ADC)તેનું મુખ્ય કાર્ય છે:
- વ્હીટસ્ટોન બ્રિજ પરથી ડિફરન્શિયલ સિગ્નલ મેળવો.
- તેને વિસ્તૃત કરો સરળ વાંચન માટે.
- તેને ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન ડિજિટલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરો જેથી માઇક્રોકન્ટ્રોલર તેને પ્રક્રિયા કરી શકે.
વધુમાં, HX711 માં ફક્ત 2 પિન (ઘડિયાળ અને ડેટા) સાથે એક સરળ ડિજિટલ ઇન્ટરફેસ છે, જે I2C બસ જેવું જ છે, જે સોફ્ટવેર સાથે જોડાણ અને સંચારને સરળ બનાવે છે.
HX711 મોડ્યુલની વિશેષતાઓ
El HX711 તે તેની ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ઓછી કિંમત માટે અલગ પડે છે. તેની કેટલીક મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે:
- ૨૪-બીટ ચોકસાઇ વજનમાં ન્યૂનતમ ફેરફાર શોધવા માટે.
- સંકલિત અને પ્રોગ્રામેબલ સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશન (સામાન્ય રીતે x128 અથવા x64).
- બે સ્વતંત્ર એનાલોગ ઇનપુટ ચેનલો.
- 2 પિન (સીરીયલ ડેટા અને સીરીયલ ઘડિયાળ) સાથે ડિજિટલ ઇન્ટરફેસ.
- ખોરાક આપવો 2,6V થી 5,5V, Arduino અને અન્ય માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ સાથે સુસંગત.
- ઓછી ઉર્જા વપરાશ.
મોડ્યુલ સામાન્ય રીતે પિનની બે હરોળ સાથે આવે છે: એક લોડ સેલ સાથે જોડાવા માટે અને એક માઇક્રોકન્ટ્રોલર માટે.
આ પિન સામાન્ય રીતે આ રીતે લેબલ થયેલ છે: E+, E-, A+, A-, VCC, GND, DT, SCKલાક્ષણિક લોડ સેલ કેબલ્સ છે:
- લાલ: હકારાત્મક ઉત્તેજના (E+ / VCC)
- કાળો: નકારાત્મક ઉત્તેજના (E- / GND)
- સફેદ: નકારાત્મક આઉટપુટ (A-)
- લીલો: પોઝિટિવ આઉટપુટ (A+)
કનેક્શન પ્રકારો અને લોડ સેલ પ્રકારો
સ્ટાન્ડર્ડ લોડ સેલ વાયરિંગ ચાર-વાયર છે, જોકે ઉત્પાદકના આધારે રંગો બદલાઈ શકે છે. કેટલાક સસ્તા અથવા રિસાયકલ કરેલા સંસ્કરણોમાં ત્રણ વાયર હોય છે, જ્યારે વધુ અદ્યતન સંસ્કરણોમાં શિલ્ડિંગ અથવા ગ્રાઉન્ડિંગ માટે પાંચમો પીળો અથવા વાદળી વાયર શામેલ હોય છે.
ઘરના પ્રોજેક્ટ્સમાં, સૌથી સામાન્ય લોડ સેલ છે ૫ કિલો અથવા ૨૦ કિલો, જોકે ઔદ્યોગિક ઉપયોગો માટે 50 કિગ્રા કે તેથી વધુ વજનના સંસ્કરણો ઉપલબ્ધ છે.
બાથરૂમના ભીંગડા જેવા અનેક કોષોને જોડવા માટે, a કોમ્બિનર મોડ્યુલ અથવા મેન્યુઅલ કનેક્શન, જેના માટે વિદ્યુત જ્ઞાનની જરૂર હોય છે. યોગ્ય માપન માટે કોષ પરના તીરની દિશા ધ્યાનમાં લેવી મહત્વપૂર્ણ છે, ખાતરી કરો કે મધ્ય ભાગ મુક્ત રહે અને વિકૃતિ શ્રેષ્ઠ રહે.
ડિજિટલ સ્કેલ એસેમ્બલ કરવું: સામગ્રી અને જોડાણો
બનાવવા માટે a ડિજિટલ સ્કેલ સ્ટ્રેન ગેજ અને HX711 સાથે, તમને જરૂર પડશે:
- એક માઇક્રોકન્ટ્રોલર (Arduino UNO, નેનો, મેગા, ESP8266, વગેરે).
- ઓછામાં ઓછો એક લોડ સેલ (જરૂર મુજબ 1 કિગ્રા, 5 કિગ્રા, 20 કિગ્રા...).
- એક HX711 મોડ્યુલ.
- પ્લેટફોર્મ માટે એક કઠોર સપાટી.
- કેબલ્સ, કનેક્ટર્સ અને સ્ક્રૂ.
વૈકલ્પિક રીતે, તમે ઉમેરી શકો છો:
- વજન દર્શાવવા માટે LCD સ્ક્રીન અથવા ડિસ્પ્લે.
- ટાયર અને મોડ માટે બટનો.
- માળખા માટે આધાર અથવા પ્લેટો.
- ESP8266/ESP32 સાથે WiFi અથવા Bluetooth જેવા કનેક્ટિવિટી ઘટકો.
જોડાણો સરળ છે:
- સેલ વાયરને HX711 પિન સાથે જોડો: લાલ થી E+, કાળો થી E-, સફેદ થી A-, લીલો થી A+.
- HX711 ના VCC અને GND થી માઇક્રોકન્ટ્રોલરના 5V અને GND સુધી.
- HX711 ના DT અને SCK થી ડિજિટલ પિન (ઉદાહરણ 3 અને 2).
- કોષને માળખા પર માઉન્ટ કરો, ખાતરી કરો કે ફક્ત મધ્ય વિસ્તાર જ યોગ્ય માપન માટે મુક્ત રહે.
Arduino સાથે પ્રોગ્રામિંગ અને સ્કેલનું માપાંકન
ડેટા વાંચવા માટે, બોગડેનો HX711 પુસ્તકાલય, Arduino IDE લાઇબ્રેરી મેનેજરમાં ઉપલબ્ધ છે. કેટલીક મુખ્ય સુવિધાઓમાં શામેલ છે:
- શરૂઆત (પિનડેટા, પિનક્લોક): મોડ્યુલ શરૂ કરો.
- કાર્ય(ઓ): ટાયર ફંક્શનમાં શૂન્ય વજન સેટ કરે છે.
- સેટ_સ્કેલ(સ્કેલ): રીડિંગ્સને વજન એકમોમાં રૂપાંતરિત કરતા પરિબળને વ્યાખ્યાયિત કરે છે.
- વાંચન() / વાંચન_સરેરાશ(n): કાચો અથવા સરેરાશ વાંચન મેળવો.
- મૂલ્ય મેળવો(n): ઓછા વજન વગર વાંચન પરત કરે છે.
- ગેટ_યુનિટ્સ(n): સ્કેલ અને ટેર સાથે સમાયોજિત વજન પ્રદાન કરે છે.
માપાંકનમાં જાણીતું વજન મૂકવું, વાંચન લેવું અને સ્કેલ ફેક્ટરની ગણતરીનો સમાવેશ થાય છે: સ્કેલ = વાંચન / વાસ્તવિક વજન. ત્યારબાદ ભવિષ્યના વાંચન માટે તેને એડજસ્ટ કરવા માટે કોડમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
સચોટ અને સ્થિર પરિણામો મેળવવા માટે, બહુવિધ માપ લેવા અને સીરીયલ મોનિટર પર સ્કેલ ફેક્ટરને સમાયોજિત કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.
HX711 અને Arduino સાથે ડિજિટલ સ્કેલ માટે નમૂના પ્રોગ્રામ્સ
સીરીયલ મોનિટર પર વજન દર્શાવતું એક સરળ ઉદાહરણ આ હશે:
#"HX711.h" શામેલ કરો #કેલિબ્રેશન 20780.0 વ્યાખ્યાયિત કરો // તમારા પોતાના મૂલ્યથી બદલો byte pinData = 3; byte pinClk = 2; HX711 balance; void setup() { Serial.begin(9600); balance.begin(pinData, pinClk); balance.set_scale(CALIBRATION); balance.tare(); } void loop() { Serial.print("વર્તમાન વજન: "); Serial.print(balance.get_units(10), 1); Serial.println("kg"); delay(500); }
ઝડપી અને સચોટ કેલિબ્રેશન માટે, વધુ વ્યાવસાયિક અનુભવ પ્રાપ્ત કરવા માટે, LCD ડિસ્પ્લે, બટનો ઉમેરીને અથવા EEPROM માં સ્કેલ સ્ટોર કરીને સિસ્ટમને વધારી શકાય છે.
શક્ય સમસ્યાઓ અને વ્યવહારુ સલાહ
1. વાયરના રંગોમાં ભિન્નતા: ડેટાશીટનો ઉપયોગ કરીને અથવા પ્રતિકાર માપીને જોડાણો તપાસો. સામાન્ય રીતે, સૌથી વધુ પ્રતિકાર ધરાવતી જોડી ઉત્તેજના (+/-) ને અનુરૂપ હોય છે.
2. અસંગત વાંચન: જો માપ ઉલટા કે અનિયમિત દેખાય, તો A+ અને A- આઉટપુટ લીડ્સને સ્વેપ કરો.
3. યાંત્રિક સ્થિરતા: ભૂલો ટાળવા માટે ખાતરી કરો કે તમે કોષને યોગ્ય રીતે સુરક્ષિત કર્યો છે અને માળખાનો ફક્ત મધ્ય ભાગ વજનને ટેકો આપે છે.
4. ઘોંઘાટ અને દખલગીરી: શક્ય હોય તો ટૂંકા, કવચવાળા કેબલનો ઉપયોગ કરો, અને સિસ્ટમને વિદ્યુત અવાજના સ્ત્રોતોથી દૂર ખસેડો.
5. તાપમાનમાં ફેરફાર: ગેજ થર્મલ ફેરફારો પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે; જો શક્ય હોય તો, સ્થિર પરિસ્થિતિઓમાં કેલિબ્રેશન કરો અથવા 4 ગેજવાળા કોષોનો ઉપયોગ કરો.
સિસ્ટમનું વિસ્તરણ અને શક્ય ઉપયોગો
તમારી ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ સાથે, તમે નીચેની સુવિધાઓ ઉમેરી શકો છો:
- એલસીડી સ્ક્રીન પર વજન દર્શાવો.
- વજન મર્યાદા માટે ચેતવણીઓ સેટ કરો.
- રિમોટ મોનિટરિંગ માટે તેને ESP8266/ESP32 દ્વારા ક્લાઉડ સાથે કનેક્ટ કરો.
- પ્રયોગો, ઘટકો માપન, ઓટોમેશન, હોમ ઓટોમેશન વગેરેમાં તેનો ઉપયોગ કરો.
HX711 એકીકરણ શૈક્ષણિક પ્રોજેક્ટ્સ, ઇન્વેન્ટરી નિયંત્રણ, વાણિજ્યિક સ્કેલ, ગેસ સિલિન્ડર નિયંત્રણ અને ઘણા બધા સર્જનાત્મક વિચારોને સરળ બનાવે છે.
