Keukenweegschaal à la Arduino

Hier is een eenvoudig project dat is beschreven in de november/december-editie van Elektor. Het vervult een nuttige functie en bevat verschillende originele aspecten, zoals het gebruik van een ongewoon (elektromechanisch) bestanddeel: rekstrookjes voor het meten van een mechanische vervorming. Voor de elektronica zien die er gewoon uit als eenvoudige variabele weerstanden die aangeven aan welke mechanische vervormingen ze worden blootgesteld. In dit geval wordt die vervorming veroorzaakt door het gewicht van het te wegen object (max. 5 kg).

Meten van mechanische vervorming

De weerstand varieert bij samendrukking of uitrekking. Een rekstrookje ziet eruit als een stukje draad, dat in zigzagvorm op een flexibele ondergrond is geplakt. Als het wordt uitgerekt, neemt de weerstand toe. Als het terugkomt in zijn oorspronkelijke vorm, neemt de weerstand weer af.

En onze weegschaal heeft nog minstens twee andere leuke features: hij maakt gebruik van een klein OLED-display en hij is opgebouwd rondom een Uno. Dat zijn toch ook dingen die meewegen!
 

Een gespecialiseerde 24-bits A/D-converter

De krachtsensor van de weegschaal wordt gevormd door een staaf met vier rekstrookjes in een brugschakeling. Eén uiteinde van die staaf is bevestigd aan het chassis van de weegschaal; het te wegen object wordt op het andere eind geplaatst en doet de staaf dus doorbuigen. 

Ondanks het gebruik van vier rekstrookjes in een brug van Wheatstone is het signaal aan de uitgang erg zwak: in de orde van enkele tientallen millivolts. Dat moet dus worden versterkt voordat het kan worden gedigitaliseerd en verwerkt. 

Gelukkig zijn geïntegreerde schakelingen die speciaal bedoeld zijn voor het versterken en digitaliseren van die signalen gemakkelijk te vinden. Wij hebben gekozen voor de CAN HX711 van Avia Semiconductor met een resolutie van 24 bits, die wordt geleverd op een break-out-board. De stroom van digitale gegevens wordt door de Uno verwerkt in een sketch, die zwaar leunt op een Arduino-bibliotheek voor communicatie met de HX711. Het gemeten gewicht wordt teruggegeven in de vorm van een signed integer van 32 bits, die we met een schaalfactor kunnen omzetten in een aantal grammen. 

Alle componenten zitten samen in de bouwkit van Elektor. Het uitpakken en opbouwen daarvan wordt in detail beschreven in de bovenstaande video.