Mehrere Wägezellen an einem einzelnen Analog-Digital-Wandler


#1

Der HX711 hat 2 getrennte Eingänge A und B. Der Eingang B hat leider einen festen für uns zu niedrigen Verstärkungsfaktor, der komischerweise - im Gegensatz zu A - fest einprogrammiert ist und nicht verändert werden kann.

Der ADS1232 hat im hat im Gegensatz zum ADS1231 zwei Differenz-Eingangspaare, der ADS1234 vier (beide in [1]).
Von Intersil gibt es die (fast pinkompatiblen) Lizenz-Varianten ISL26102 und ISL26104 (u.a. mehr PGA -Stufen und low side switch; beide [2]).
(In der gleichen Liga spielt der LTC2412 [3] mit.)
Leider sind die Bauformen noch kompakter als beim 1ser, d.h. man braucht andere hook up-Platinen und muss filigraner löten.

[1] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1232.pdf
[2] http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/isl2/isl26102-isl26104.pdf
[3] https://cds.linear.com/docs/en/datasheet/2412fa.pdf

(dank an martin&clemens)


Code für ADS1232 oder ADS1234
HX711 Junction Board für 4 Wägezellen
Rahmen mit 4 Wägezellen (pro Ecke eine)
#2

Habe an diesem Thema weitergearbeitet und mich für den ADS1234 entschieden. Aber erstmal hab ich einen Prototypen für ein Wägegestell mit vier Wägezellen gebaut.

Die nächsten Schritte sind Aufbau der Schaltung und Arduino-Programmierung. Letzeres dürfte kein Problem werden, für die Schaltung hab ich bisher leider keine Eins-zu-eins-Anleitungen gefunden, und auch die Application Examples für ADS1232/4 enthalten leider nur den Schaltkreis für eine Wägezelle.

Jetzt ist also die Frage: Wie verbinde ich das ADS1234-Breakout-Board einerseits mit den vier fünf-adrigen Wägezellen und andererseits mit dem Arduino?

Auf jeden Fall genauer ansehen werde ich mir einen einschlägigen Thread im Arduino-Forum, ein benachbart klingendes Problem bei mikrocontroller.net und zwei Beiträge auf den Support-Seiten von Texas Instruments, der Herstellerfirma dieser AD-Wandler: ADS1234 - weight measurement by load cell - Kelvin sensing und Using the ADS1232 with two full-bridge pressure sensors. Hintergrundverständnis verbessern hilft vielleicht ein TI-White-Paper zu den Modellen ADS1232/4 und eine Präsentation zum Thema “Bridge Messurement Systems” am Beispiel des ADS1232, ebenfalls direkt von TI.

Mehr Kontext und Bilder vom Gestellbau und vom Löten des ADS1234 aufs Breakout gibts im mois-Blog.
Drei ADS1234 sind übrig, biete sie bei kleinanzeigen an (7 Euro), aber für Hiveeysianer_innen zum Selbstkostenpreis von 5 Euro das Stück (inkl. Breakout, ungelötet).


#3

Schau dir mal die Referenzschaltung im Datenblatt an. das sollte so pasen. Die ADS-lib ist angeblich auch fur mehrere Instanzen vorbereitet, habe ich mir aber noch nicht angesehen. Den Mux wird man “von Hand” im code ansteuern müssen.


Rahmen mit 4 Wägezellen (pro Ecke eine)
#4

@mois Hast du die Waage mittlerweile laufen? Ich finde das Konzept auch interessant wegen dem einfacheren / stabieleren Aufbau.


#5

@Juergen: nee, ist noch gelagert. hab mich noch nicht an den ads1234 rangetraut.


#6

nein, hab mich noch nicht an den neuen ad-wandler rangetraut.


#7

Meinst du löttechnisch oder programmiertechnisch?


#8

nee, gelötet hab ich. ergebnis kannst du in der zweiten bildergalerie in dem blogbeitrag sehen, den ich schon mal hier rumgeschickt hatte, wie mich die schlaue forensoftware gerade erinnert.

ich würde dir das gestell und den ads auf dem breakout auch ausleihen, wenn du dich ranmachen willst. aber du bist nicht gerade um die ecke…


#9

Hatte bei der MakerFaire Berlin dazu ein interessantes Gespräch mit einem Techniker aus Berlin der im Hauptberuf Verstärkungsschaltungen u.a. für irgendwelche sündhaft teuren Waagen (!!) baut. Er ist also nicht der Super-Experte für Wägezellen, aber es geht in die Richtung Experte. ;-)

Er meinte jedenfalls, dass theoretisch und unter Berücksichtigung aller Einflussgrößen … das seperate Auslesen jeder der (vier) Wägezellen die genauste Variante sei, er meinte aber auch, dass man die gut parallelschließen kann und dann mit einem HX711 / ADS1231 was auch immer auslesen könnte.

D.h., wenn du das Gestell eh schon fertig hast, versuche das doch mal! Du kannst ja dann testweise ein Gewicht mittig und je an den Ecken positionieren und dokumentieren was passiert und wie die Abweichungen sind.

Mich hat das Gespräch jedenfalls ganz zuversichtlich gestimmt, dass die Variante auch passen könnte.


#10

Habe dieses Dokument gefunden: So ganz einfach scheint es demnach nicht zu sein wenn man die Unterschiede der Wägezellen nicht ignorieren will.
Das Dokument ist aber darüber hinaus interessant da es Beispiele für die parallel Schaltung von Wägezellen enthält oder Empfehlungen zu Kabeln / Schirmung.


#11

Für die 100%-Variante gibt es die beiden Möglichkeiten:

  • Entweder jede Wägezelle einzeln auslesen oder
  • wie im PDF oben trimmen.

Die Frage ist aber brauchen wir das? Auch im PDF steht

Sometimes it is necessary to trim the output of each individual load cell

Und das hängt wieder davon ab wie

  • unterschiedlich die einzelnen Wägezellen in “einer Waage” sind und
  • welchen Fehler wir tolerieren.

@mois wenn du eh schon alles zusammengebaut hast wäre das ein super Test!


#12

mahlzeit,

nunja… die sind schon ziemlich verschieden: @mhies z.B. liest vier Zellen getrennt aus (bestimmt noch 2x MCP3424?) und kann daher die Justagewerte in Software angeben und spart sich auch noch die Fehler durch den TK der Einstellwiderstände (siehe @Juergen 's link) :

Leider kamen in der China-Sendung bei Markus wohl die Beipackzettel der Wägebalken mit ‘dem’ wichtigen Kennwert nicht mehr zusammen im Beutel der Hardware, daher war wohl noch Ausmessen per Hand und Zuordnen nötig! ;)

Das SparkFun load sensor combinator (nichts anderes als die ‘junction box’ in dem von @juergen verlinkten Dokument) ist halt für Viertelbrücken vorteilhaft, jene Zellen, die häufig in Personenwaagen verbaut sind - wovon die meisten nicht für den outdoor-Temperaturbereich für unsere Breiten geeignet sind und v.a. noch mehr creep zeigen:

TI schreibt zum einfachen passiven Addierer in tidubl0a.pdf (2.4 MB) :

The most cost effective approach to averaging the output signal of the strain gauges is to short the respective terminals of the different bridges with each other and use the bridges in a parallel configuration as depicted in Figure 4. This solution saves the cost of additional amplifiers or acquisition channels. With a summing amplifier, the sensitivity of the bridge configuration could be increased, […]

Es ist einfach die kostengünstigste Variante - wir müssen uns halt darüber im klaren sein, daß wir mit einfachem Parallelschalten der Wägezellen im Gegensatz zu einem guten Analog-Multiplexer im analog frontend

  • weder Ecklast-Fehlerausgleich haben, wie bei vielen Plattform-Wägebalken, noch
  • ein einfaches 2D-Bild der Lastverteilung (wo ist die Wintertraube; bauen sie die HR auf der Schied-Seite auch aus…) damit haben können.

Diese Schaltung berücksichtigt keine Streuungen zwischen den Zellen und braucht den Massemittelpunkt im Schnittpunkt der Diagonalen der Meßzellen, und diese Anordnung muß gut nivelliert sein - dafür ist sie simpel.


Anyone using a HX712 ADC?
#14

2 posts were split to a new topic: Code für ADS1232 oder ADS1234


#15

Heute kamen meine 4 Wägezellen, das gleiche Modell wie von @mois: CZL601-50kg.
Ich bin ein Glückspilz, denn ich habe Zertifikate bekommen. Einziger Nachteil: die Wägezellen haben keine Seriennummern und ich kann die Zertifikate nicht den einzelnen Zellen zuordnen.
Meine Zertifikate im Anhang, keine Ahnung ob die Varianzen groß sind.
30061701.PDF (911.4 KB)

Update 1: Habe eine Antwort vom Verkäufer erhalten. Die Zertifikate zeigen angeblich nicht die Werte meiner Zellen sondern sind nur Richtwerte, die einmalig für die ganze Produktserie erfasst worden sind.


Code für ADS1232 oder ADS1234
#16

Einmal für die ganze Serie kann ja nicht sein, sonst wären die Zahlen ja alle 4x gleich - oder die vier Zellen müssten aus 4 Serien sein, was ich auch nicht glaube.


#17

Ich glaube es ja auch nicht. Der Typ vom Versand meinte er schaut es sich am Montag mal an. Sie bekommen wohl immer Packungen mit 100 Stück und da liegt ein Stapel mit diesen Zetteln bei :-D
Da aber weder auf den Zellen noch auf den Zertifikaten eine Seriennummer steht wird das mit der Zuordnung wohl nix werden. ich habe jetzt 4 Zellen von 100 und 4 Zertifikate von 100. Mit welcher Wahrscheinlichkeit habe ich jetzt ein passendes Zertifikat zu einer meiner Zellen? LOL


#18

…und bei @mhies: http://blog.hies.de/?p=281


#19

Update zu den Zertifikaten der CZL601:
Tinkerforge hat beim Hersteller nachgefragt was es mit diesen Zertifikaten auf sich hat. Es wird wohl jede Zelle geprüft ob sie die Toleranzen einhält. Die Ergebnisse werden ausgedruckt, aber leider nicht die Seriennummer eingetragen. Tinkerforge hat daher keine Möglichkeit die Zertifikate den Zellen zuzuordnen, wird aber bei der nächsten Bestellung darum bitten auf den Zertifikaten die Seriennummern einzutragen. Sollte das klappen, dann würde man bei Tinkerforge sehr günstige Zellen mit Kalibrierungsdaten bekommen.


#20

Die Seriennummer sind auf den Wegezellen aufgedruckt, allerdings schwer zu lesen:


Leider fehlt halt auf den Zertifikaten die Seriennummer komplett.


#21

Jo, das ist ja das Problem, das Tinkeforge hat - Sie haben 100 Zellen / Karton und einen Stapel mit Ausdrucken der Messergebnisse.