コンテンツメニュー
● 導入
● 負荷セルの理解
>> 負荷セルの種類
● Arduinoロードセルインターフェイス：必須コンポーネント
● ステップバイステップガイド：ロードセルをArduinoに接続します
● Arduinoひずみゲージ接続：ホイートストーンブリッジの理解
>> 必要な材料：
>> アセンブリステップ：
● 高度なアプリケーション：Arduinoロードセルデータロギング
● 結論
● よくある質問
>> Q1：Arduinoに接続すると、ロードセルが測定できる最大重量はどれくらいですか？
>> Q2：複数のロードセルを単一のArduinoに接続できますか？
>> Q3：商業スケールと比較して、Arduinoベースの重量測定値はどの程度正確ですか？
>> Q4：動く車両のように、動的な重量測定にArduinoを備えたロードセルを使用できますか？
>> Q5：Arduinoロードセルのセットアップをどのくらいの頻度で再調整する必要がありますか？
DIYエレクトロニクスとプロトタイピングの世界では、Arduinoボードはメーカー、エンジニア、愛好家のための頼りになるプラットフォームになりました。 Arduinoの魅力的なアプリケーションの1つは、負荷セルを使用した重量と力の測定の領域にあります。このガイドは、ロードセルをArduinoに接続し、独自のデジタルスケール、フォースセンサー、または重量ベースのプロジェクトを作成できるようにするプロセスをご紹介します。
接続プロセスに飛び込む前に、ロードセルが何であり、どのように機能するかを理解することが重要です。ロードセルは、力または重量を電気信号に変換するトランスデューサーです。ほとんど 荷重セルは、 ホイートストーンブリッジ構成に配置されたひずみゲージを使用して、印加された力を測定します。
以下を含むいくつかのタイプの負荷セルがあります。
1。ビーム負荷セル
2。Sタイプの負荷セル
3。キャニスターロードセル
4。プラットフォームロードセル
ほとんどのArduinoプロジェクトでは、シンプルさと手頃な価格のために、ビームまたはSタイプの荷重セルが一般的に使用されています。
ロードセルをArduinoに接続するには、次のコンポーネントが必要です。
1。Arduino委員会（例、Arduino Uno、Nano、またはMega）
2。ロードセル
3。HX711ロードセルアンプ
4。ジャンパーワイヤ
5。ブレッドボード（オプション）
HX711アンプは、このセットアップでは、荷重セルからの小さな電気信号を増幅し、Arduinoが解釈できるデジタル信号に変換するため、重要です。
ほとんどの負荷セルには、赤（励起+）、黒（励起 - ）、白（信号+）、緑（信号）の4つのワイヤがあります。これらを次のようにHX711に接続します。
-HX711のE+への赤いワイヤー
-HX711の黒いワイヤー
-HX711のA+への白いワイヤー
-hx711で緑色のワイヤー
次に、HX711をArduinoに接続します。
-HX711からArduinoの5VのVCC
-HX711のGNDからArduinoのGNDへ
-HX711のDT（データ）からArduinoのデジタルピン2へ
-HX711のSCK（クロック）からArduinoのデジタルピン3へ
HX711とインターフェイスするには、HX711ライブラリをインストールする必要があります。 Arduino IDEで、sketch> incluse> incluse> birblaries>管理型ライブラリ、 'hx711、'を検索し、Bogdan Neculaでライブラリをインストールします。
キャリブレーションは、正確な測定を確保するための重要なステップです。これが簡単なキャリブレーションプロセスです：
1.上記のコードをArduinoにアップロードします。
2。既知の重量を荷重セルに置きます。
3.出力が既知の重量と一致するまで、Calibration_Factor値を調整します。
4.範囲全体で精度を確保するために、異なる重みで繰り返します。
荷重セルは通常、ホイートストーンブリッジ構成に配置されたひずみゲージを使用します。この配置により、適用された力によって引き起こされる抵抗の小さな変化を正確に測定できます。ホイートストーンブリッジは、適用された力に比例した差動電圧を出力し、その後、Arduinoによって読まれる前にHX711によって増幅されます。
基本を理解したので、実用的なアプリケーションを調べてみましょう。Arduinoとロードセルを使用してDIYデジタルスケールを構築します。
-Arduinoボード
- セルをロード（重量範囲に適しています）
-HX711アンプ
-16x2 LCDディスプレイ
- ポテンショメータ（LCDコントラスト調整用）
- ジャンパーワイヤ
- ブレッドボード
- 計量用のプラットフォームまたはコンテナ
1.前述のように、ロードセルをHX711に接続します。
2. HX711をArduinoに接続します。
3。LCDディスプレイをArduinoに配線します：
-RSピンからデジタルピン12
- デジタルピン11にピンを有効にします
-D4ピンからデジタルピン5
-D5ピンからデジタルピン4
-D6ピンからデジタルピン3
-D7ピンからデジタルピン2
-LCD VCCとGNDを接続します
- コントラスト調整のためのワイヤーポテンショメーター
4.荷重セルを安定したベースに安全に取り付けます。
5.重量を置くアイテムを保持するために、プラットフォームまたはコンテナをロードセルに取り付けます。
より複雑なプロジェクトの場合、時間の経過とともに重量データを記録することをお勧めします。これは、在庫の追跡、構造負荷の監視、または長期的な実験の実施に役立ちます。
負荷セルとArduinoを使用する場合、いくつかの一般的な問題に遭遇する可能性があります。
1.一貫性のない測定値：荷重セルが適切に取り付けられており、外部振動の影響を受けないことを確認してください。
2。測定値のドリフト：温度の変化を確認するか、測定する前にシステムをウォームアップします。
3。非線形応答：一部の負荷セルは、フルレンジにわたって精度のために多項式キャリブレーションを必要とする場合があります。
4。測定値のノイズ：コードの平均化手法を使用して、変動を滑らかにします。
ロードセルをArduinoに接続すると、重量と力の測定プロジェクトの可能性の世界が開かれます。シンプルなデジタルスケールから複雑なデータロギングシステムまで、Arduinoの柔軟性と負荷セルの精度の組み合わせにより、強力で汎用性の高いアプリケーションが可能になります。さらに探索すると、ウェイトセンシングをプロジェクトに統合し、機能を強化し、潜在的な用途を拡大する方法がわかりません。
A1：最大重量は、使用している特定の荷重セルに依存します。荷重セルには、数グラムから数トンまでのさまざまな能力があります。ロードセルを選択するときは、その容量がプロジェクトの要件と一致し、HX711アンプが選択したロードセルの出力範囲を処理できることを確認します。
A2：はい、複数の荷重セルを単一のArduinoに接続できます。これは、多くの場合、より大きなスケールまたは重量分布を測定するために行われます。各荷重セルに別のHX711アンプが必要です。 Arduinoは、各HX711から順次読み取るか、より効率的なデータ収集のために割り込みを使用できます。
A3：適切なキャリブレーションと高品質のコンポーネントにより、Arduinoベースの重量測定は非常に正確であり、多くの場合、測定された重量の0.1％から1％以内です。ただし、温度ドリフト、機械的セットアップ、コードの最適化などの要因は、精度に影響を与える可能性があります。商業スケールには多くの場合、温度補償のための追加機能があり、より正確な（および高価な）コンポーネントを使用する場合があります。
A4：はい、ロードセルは動的な重量測定に使用できますが、より複雑なセットアップとデータ処理が必要です。振動、加速を考慮し、より速いサンプリングレートを使用する必要があります。 Arduinoコードにデジタルフィルターを実装すると、動的環境での測定値をスムーズにすることができます。
A5：再調整の頻度は、アプリケーションに必要な精度、環境条件、コンポーネントの品質など、さまざまな要因に依存します。一般的なルールとして、キャリブレーションを確認することをお勧めします。
- 最初はセットアップ後
- 進行中のプロジェクトの定期的に（例：毎月または四半期ごと）
- セットアップの物理的な変更後
- 測定値がドリフトしていることに気付いた場合
重要なアプリケーションには、より頻繁なキャリブレーションチェックが必要になる場合があります。キャリブレーションには常に既知のウェイトを使用して、精度を確保してください。
