Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Wägezellen und Anzeigeeinheiten, wer kennt sich aus?


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von Rainer D. (rainer4x4)


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Passt diese Anzeigeeinheit
https://www.ebay.de/itm/285720028649
und diese Wägezelle
https://www.ebay.de/itm/395183782717
irgendwie zusammen?

Das bei 2to 20.00 wäre nicht weiter tragisch.
Ich hab leider von diesen Dingen so garkeine Ahnung.

von Carypt C. (carypt)


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Die Anzeige nimmt +/-19mV als Eingang und der 
Wiegesensor(Dehnungsmesstreifenwiderstand) hat einen 10 Ohm 
Änderungsbereich bei zusätzlichem Fixwiderstand von 350 Ohm (350 +/-5 
Ohm).
Du mußt also zusatzlich noch Spannung aufschalten, damit durch die 10 
Ohm Widerstandsänderung +/-19mV Spannungsänderung in die Anzeigeeinheit 
eingegeben werden.

Wahrscheinlich macht man das mit einem "Spannungsteiler" 
(Widerstandsreihe), wobei man darauf achtet, daß am Wiegesensor nur 38mV 
abfallen. Und nicht zuviel Stromstärke.

von Carsten S. (dg3ycs)


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Rainer D. schrieb:
> Passt diese Anzeigeeinheit
> https://www.ebay.de/itm/285720028649
> und diese Wägezelle
> https://www.ebay.de/itm/395183782717
> irgendwie zusammen?

WAHRSCHEINLICH ja...
Die Wägezellen haben als Sensor ja einen Dehnungsmesstreifen in 
Brückenschaltung (vier Widerstandsflächen) der beim biegen eine 
Differenzspannung im mV bereich ausgibt.
Dabei kann es durchaus sein (wenn auch aus mechanischen Gründen selten) 
das auf einer Zelle für 1kg Volllast derselbe Streifen klebt wie auf 
einer fpr 2to. Wie sehr der Streifen gedehnt wird bestimmt ja alleine 
der Mechanische Aufbau und die Dicke des Materials der Zelle.

Wie hoch die Spannung ist die aus dem Sensor kommt wird in mV/V 
angegeben. Diese Angabe ist deshalb so weil, da es ja nur Widerstände 
sind, die Ausgangsspannung von der Eingangsspannung abhängt.

Die Wägezelle hat eine Angabe von 2mV/V. Bei angenommenen 5V 
Betriebsspannung des Moduls wären das also maximal 10mV. (ei 3,3V also 
6,6mV)

Das Modul kann bis +/- 19mV auswerten. Die Ausgangsspannung der Zelle 
liegt also im Zulässigen Bereich, die maximale Empfindlichkeit des 
Moduls wird aber nicht vollständig ausgenutzt.
Ob du es tatsächlich nutzen kannst hängt jetzt davon ab ob du die 
Anzeige anpassen kanns. Da dort von Kalibrierung die rede ist denke ich 
das dies geht. Dazu wird z.B. dann eine Zweipunktkalibrierung gemacht.
Die Zelle ist einmal unbelastet und das wird als Nullwert gespeichert.
Danach wird die Zelle z.b. mit hundert Gewichtseinheiten belastet (in 
deinem Fall also hundert Kilo) und dieser Wert dann als 100er Wert 
gespeichert.
Danach wird im Programm die Differenz dieser beiden Werte errechnet (im 
Idealfall gleich dem 100er Wert) und durch 100 geteilt. Damit kennt das 
Programm dann Spannungsänderung pro Gewichtseinheit.
Auf der Anzeige wird dann später nur noch angezeit das wievielfache 
dieses Spannungswertes gerade gemessen werden.

Statt 100 Gewichtseinheiten kann auch ein anderer Wert vorkommen. 
Manchmal ist auch einstellbar mit welchem Wert man kalibrieren will.

Das ist, wie geschrieben, allerdings die prinzipielle Erklärung wie 
solche Module und viele Waagen allgemein arbeiten. Das es bei diesem 
Modul ähnlich ist, das ist wahrscheinlich, aber nicht sicher.
Auch eine digitale Küchenwaage arbeitet nicht anders, nur das da der 
Spannungswert/Gewichtseinheit nicht erst durch Kalibrierung errechnet 
wird sondern dem Hersteller ja vorher bekannt ist und deshalb im 
Programmcode abgelegt wird. Da wird nur ein Nullabgleich gemacht.

Gruß
Carsten

von Carypt C. (carypt)


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Danke von mir für die Bessererklärung

von Re D. (re_d228)


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Rainer D. schrieb:
> Passt diese Anzeigeeinheit
> https://www.ebay.de/itm/285720028649

Du musst sie halt "Händisch" Kalibrieren. So solltest du eine bekannte 
Last von ca. 2 to aufbringen können.

von Rainer D. (rainer4x4)


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Ok, danke erstmal für die Erklärungen.
Ich hab das Zeugs nun bestellt. Allerdings wird die Wägezelle vermutlich 
erst Mitte Mai geliefert. Dann gibts sicher weitere Fragen ....

von Rainer D. (rainer4x4)


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Re D. schrieb:
> Du musst sie halt "Händisch" Kalibrieren. So solltest du eine bekannte
> Last von ca. 2 to aufbringen können.
Jo, mit langen Hebeln lässt sich jede Last recht einfach simulieren.

von Carypt C. (carypt)


Angehängte Dateien:

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Carsten S. schrieb:
> Wie hoch die Spannung ist die aus dem Sensor kommt wird in mV/V
> angegeben. Diese Angabe ist deshalb so weil, da es ja nur Widerstände
> sind, die Ausgangsspannung von der Eingangsspannung abhängt.
>
> Die Wägezelle hat eine Angabe von 2mV/V. Bei angenommenen 5V
> Betriebsspannung des Moduls wären das also maximal 10mV. (ei 3,3V also
> 6,6mV)

ich verstehe die Angabe mV/V nicht. Weil, ich kann mir doch in einem 
Spannungsteiler die abfallende Spannung in Grenzen zurechtbasteln wie 
ich möchte. nunja, ich sehe ich kann mehr als 2mV/V herauskitzeln aber 
nur maximal 7mV/V. Warum 2mV/V ?

Die Wheatstonesche Brückenschaltung wäre die richtige Beschaltung für 
die Wiegezelle ?

 http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWcsDMYBM6EA4GTClgOwBsJIeFFkFApgLRhgBQAbiACyGcCc5X6EOkjYoYjjQg1p0BMwDuFUkJFLy6IoMgK1nOLo58oOhMsP9u54wCddGwSQkgUKcjRR5mt0-32P3rmIe2ooCKqI+4cYADpyOzsJxHEnOYtqxRJDJYDyCmcku5ChpOhzxhDRhwqIhKWXJYVa1+eC5FBjOgc1ZneT+vTZ2mu2C9kGG0DxyYETJCB1jHNjuiRBgMjxT8Ns7EABKtADOAJaHAC4AhgB2AMa0pcvOPfOChYMvA5ES0s6eQA

von Torsten B. (butterbrotstern)


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> Auch eine digitale Küchenwaage arbeitet nicht anders, nur das da
> der Spannungswert/Gewichtseinheit nicht erst durch Kalibrierung
> errechnet wird sondern dem Hersteller ja vorher bekannt ist und
> deshalb im Programmcode abgelegt wird. Da wird nur ein
> Nullabgleich gemacht.
Ich kenne das anders: Der Nullpunkt wird beim Einschalten / Tara 
bestimmt und die "Steigung" durch ein Gewicht beim "Kalibrieren". Die 
Toleranz bei der Herstellung ist riesig.

von Carsten S. (dg3ycs)


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Carypt C. schrieb:
> ich verstehe die Angabe mV/V nicht. Weil, ich kann mir doch in einem
> Spannungsteiler die abfallende Spannung in Grenzen zurechtbasteln wie
> ich möchte. nunja, ich sehe ich kann mehr als 2mV/V herauskitzeln aber
> nur maximal 7mV/V. Warum 2mV/V ?

Du musst (und solltests tunlichst ausser der Versorgungsspannung aus 
einer  SPANNUNGSquelle mit geringem Ri) dir da nichts selbst 
zurechtbasteln, denn:
>
> Die Wheatstonesche Brückenschaltung wäre die richtige Beschaltung für
> die Wiegezelle ?

Genau das ist der Fall.
Und weil es so ist haben die Hersteller der Wägezellen da bereits die 
komplette Brückenschaltung aufgebaut und in Form eines 
Dehnungsmesstreifen (die Schaltung mit den vier Widerständen ist 
komplett auf dem Streifen drauf) auf die Zelle montiert.

Eine solche Zelle hat VIER Anschlüsse:
Brückenschaltung Eingang (+Ub, Gleichspannung oder in Moderneren 
Schaltungen auch hochfrequente Wechselspannung zwecks einfacherer 
Signalverarbeitung/rausfiltern von Störungen)
Brückenschaltung Masse sowie die beiden eigentlichen Messausgänge Mitte 
Brückenzweig ein und Mitte Brückenzweig zwei.

Da es sich um ein rein passives Widerstandsnetzwerk handelt ist die 
Ausgangsspannung (bei einer gleichbleibender Krafteinwirkung(Gewicht) 
linear von der Eingangsspannung abhängig.
Hast du z.b. eine Zelle die bei 100g belastung und einer Ub von 5v dann 
5mV ausgibt, dann würde diese Zelle bei Ub 10V 10mV ausgeben.
Diese Zelle gibt also bei einer Belastung von 100g 1mV/V aus.
Deshalb die Angabe mV pro V (Ub)

Die Angabe des (Gesamt-)Widerstands der Zelle macht man nicht wegen der 
Auswertung, da ignoriert man diesen einfach und schaut sich nur die mV/V 
an.
Die Angabe des Widerstands erfolgt aus einen anderen Grund:
Da die Zelle eine Brückenschaltung ist stellt sie gegenüber der 
Spannungsversorgung nichts anderes als einen Widerstand nach Masse da.
Es wird also an ihr Elektrische Energie in Wärme umgesetzt.

Um zu wissen wie viel das ist braucht man den Widerstand zur berechnung.
Damit weiß man dann wie man die Energiezufuhr auslegen muss damit die 
Stromversorgung störungsarm und stabil funktioniert.
Und alles was damit zusammenhängt, Energiekosten, Batterielaufzeit, 
Erwärmung etc. Aber halt nicht für die Messschaltung.

Die max. Angabe bei mV/V kommen daher das die Widerstände nur eine 
endliche Belastung haben bei der dieses gut funktionieren. Überschreitet 
man diese Grenze wird das ganze möglicherweise ungenau weil sich alles 
zu stark erwärmt sowie früher oder später definitiv irreparabel 
Zerstört.

Wenn bei einer Zelle mit 2mV/V angegeben ist das bei maximal 7mV die 
grenze erreicht ist, dann bedeutet dies das die Versorgungsspannung 
nicht über 3,5V betragen darf.

Gruß
Carsten

: Bearbeitet durch User
von Carypt C. (carypt)


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Danke Carsten, für die Erklärung.
Daß die Wägezelle 5 Kabel hat war mir entgangen, yup ok. ich hätte hier 
aber auch eine Vierpolpräzisionswiderstandsmessmethode vermuten können. 
ist aber eindeutig.

Also gut, die 350 Ohm sind also der Widerstand einer Brückenschaltung, 
AHA.

Die thermische Belastung begrenzt die Nutzbarkeit natürlich, weswegen 
der Hersteller da auf Nummer sicher gehen wird (höherer Schutzwiderstand 
im Spannungsteiler -> kleinerer Sensorpegel).

Ok, Ja, bei +/- 19 mV inputlimit der Anzeigeeinheit, wäre also bei 2mV/V 
mit 19V die maximale Spannungsversorgung festgelegt.

Danke nochmals, Carsten

: Bearbeitet durch User
von Rainer D. (rainer4x4)



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Ich hab mal vier Grafiken mit der Belegung und dem Anschluss an das 
HX711 IC angefügt. Evtl wird dann einiges klarer.
Die Bilder habe ich bei den jeweiligen Anbietern gefunden.

Danke allen Tippgebern, insbesondere an Carsten für die ausführlichen 
Erklärungen.

von Carypt C. (carypt)


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Wie es aussieht (Bild2-Waegezelle_an_HX711.jpg) kann die Anzeigeeinheit 
nur im Bereich 2,7-5,5V Stromversorgung annehmen, welche Spannung sie 
dann auf die Wägezelle legt steht nicht da.? Wenn ich vom schlechten 
Fall ausgehe, gibt sie eine Spannung von nur 2,7V an die 
Brückenschaltung. Bei 2mV/V * 2,7V sind das also nur 5,4mV 
Sensorausgaungsbereich zu erwarten anstatt des möglichen maximalen 
38mV-Eingangfensters. Wird nicht unbedingt genauer dadurch.

Denke ich richtig ?

von Udo S. (urschmitt)


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Carypt C. schrieb:
> Denke ich richtig

Würde ich genauso sehen.
Der Chip selbst könnte mit der externen Beschaltung eine höhere 
Brückenspannung zur Verfügung stellen.
Aber die Platine stellt keinen extra Eingang dafür zur Verfügung.

von Re D. (re_d228)


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Udo S. schrieb:
> Würde ich genauso sehen.
> Der Chip selbst könnte mit der externen Beschaltung eine höhere
> Brückenspannung

Hohe Brückenspannung ist aber doof, weil man dann die Wägezelle 
aufheizt. <= 5V sind üblich. Was nutzt es dir? Der HX711 hat 24 Bit.

von Carsten S. (dg3ycs)


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Carypt C. schrieb:
> Wie es aussieht (Bild2-Waegezelle_an_HX711.jpg) kann die Anzeigeeinheit
> nur im Bereich 2,7-5,5V Stromversorgung annehmen, welche Spannung sie
> dann auf die Wägezelle legt steht nicht da.?

In solchen Fällen hilft der Blick ins Datenblatt und natürlich der 
Vergleich mit den realen Baugruppen.

Wenn wie in dem Bild (Datenblattauszug) der Regler im IC genutzt wird, 
dann wird dessen Ausgangsspannung durch das Verhältnis der zwei 
Widerstände R1/R2 bestimmt.
Allerdings ist laut Datenblatt nicht vorgesehen das am Regler NUR die 
Zelle hängt sondern Spannungsversorgung der Zelle und 
Spannungsversorgung des Analogteils des HX711 sollen auf dem selben 
Potential sein.

Sicher könnte man etwas tricksen (dabei ggf. aber Stabilität verlieren) 
allerdings ist auch das nicht beliebig möglich da die Brückenspannung 
von wenigen mV ja keine Spannungsangabe gegen Sondern nur der 
Spannungsunterschied der beiden Brückenzweige sind.
Gegen Masse ist die Spannung deutlich höher.

Und wenn man nun die ZElle mit einer wesentlich höheren Spannung als den 
Analogteil des HX711 betreibt hat man schnell das Problem das die 
differenzspannung zwar noch zulässig Werte hat, die absolute (gegen GND) 
Spannungshöhe aber ausserhalb des zulässigen Bereiches des 
Eingangsverstärkers liegt.

Allerdings ist, wie schon von Udo geschrieben, wenn ich das auf den 
Fotos richtig erkenn auf der Platine nichts in Richtung einer eigenen 
Spannungsregelung realisiert.
Die Eingangsspannung geht direkt auf die beiden Spannungseingänge 
(Digital und Analog) des IC sowie auf die Brücke.
Gibt man 5V auf die Platine, so hat man auch 5V auf der ZElle.
Das wären dann +/- 10mV (Druck, Zug - wobei ich jetzt nich nachgesehen 
habe ob die Zelle auch auf Zug belastet werden darf)
Also eine Auflösungsreduzierung um ein Bit. Gibt man nun aber nur 2,7V 
als Betriebsspannung auf die Platine, dann hat man sogar FAST 2 Bit 
verloren da der IC ja seine eigene Spannungsreferenz  für den ADC hat.

Gruß
Carsten

von Rainer D. (rainer4x4)


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Was mich noch wundert, in den Angeboten dieser Anzeigemodule ist vom 
HX711 die Rede, aber auf der Rückseite glaube ich "nur" einen HX710B zu 
sehen.

Wie schon erwähnt, das Teil ist noch nicht angekommen, ich habe nur die 
Bilder der Anbieter.

von Rainer D. (rainer4x4)


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Kurze Rückmeldung:
Wie einige schon vermutet haben funktioniert das Anzeigemodul mit der 
Wägezelle einwandfrei zusammen!
Und wie ich schon anmerkte, statt dem HX711 ist ein HX710 verbaut. Was 
aber auf die Funktion wohl keinen Einfluss hat.

Da ich meine Wägezelle auf Druck belaste (laut Datenblatt möglich), muss 
ich noch die Eingänge zum IC tauschen, ansonsten wird der angezeigte 
Wert negativ gekennzeichnet.

Danke für Eure Tipps!

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