Untersuchung und Datensammlung zur Temperaturabhängigkeit des gesamten Wägezellen-Subsystems

@petekmet can you give me some more information about the load cell? Do you have a link to the cell or a name of the manufacturer?

Sure, hopefully this info has any value yet. My cells are from HanZhong QuanYuan Electronic Co.,Ltd. http://www.qysensor.com . They have temperature compensated and uncompensated versions, $6 -$8 each + shipping. But so far I am not too much excited about it since still struggling with temperature drift heavily, like 10g / ˚C, but suspect mechanical tension as a cause even having each cell idependently “standing” on the surface. Now I am compensating temperature in software but yet unsure if compensation coeficient will change under different load (pointing to some mechanical issue). Not having temperature controlled chamber it isn’t trivial to “debug”.

1 Like

Thanks Peter.

I made another interesting observation today. When I rebuild my telemetry unit to operate with LoRa I switched from a breadboard to a self designed PCB. Before I had definitely no temperature dependency in my weight data. After the first day with a diurnal temperature cycle of about 12degC the weight time series showed a very strong positively correlated relationship. Values differed within a 800g! range with an empty and closed hive on the scale. It turned out that residues of soldering flux were causing minimal currents that are able to influence the data sensitively and significantly. Also, these currents seem to be very temperature dependent. After cleaning with alcohol and a tooth brush the dependency is almost completely gone. A test where I artificially heated up both, the board and the scale with a hairdryer the values changed very little. So, before digging deeper into the data make sure you clean the boards after soldering to not run into such data anomalies.

6 Likes

After a happy periode with the more or less stable but expensive Bosche load cells I fond some cells where a temperatur compensation makes sense:

1 Like

Was damals nur offline mit QtiPlot ging, kann ich Dir jetzt “online” mit Grafana zeigen!

Der Temperaturgang weist Ähnlichkeiten auf mit jenen Alterungsvorgängen, wenn elektronische Schaltungen im Klimaschrank Temperaturkurven aushalten müssen.

Zur Erinnerung an den September 2016:
Du hattest diese neue, wohl auch erstmalig in Betrieb genommene (und erstmalig ernsthaft belastete?) Wägezelle im Bauwagen aufgebaut. Zur Mitte der Zeit hat es geregnet (nicht nur 0,6mm , wie in dieser Zoomstufe: wenn man in das DWD-panel zoomt, waren das 2,6mm), und Du warst an diesem Tag offenbar da. Dann hast Du vielleicht Deine nasse Jacke über der Sitz gehangen usw. , - oder es tropfte rein! ;)

Da ich kein DWD-Wetter für Dahlem habe (sondern hier Niederschlag von Tempelhof) und sich das Berliner Wetter bisweilen stark unterscheidet, plus Unsicherheit, ob von Dir das als UTC ankam, könnten der Regen und Dein Eintreffen dort gleichzeitig oder um ein paar Stunden verschieden sein, das kann ich nicht genauer sagen. Die spikes in der Feuchte zwischen 17 und 19 Uhr am 16.9. sind wahrscheinlich Deine Eingriffe.


Jedenfalls sinkt in der zweiten Hälfte des Beobachtungszeitraums auch das Temperatur-Mittel weiter, und es kommt zu einer zweiten Häufung von Werten, die ein Verhalten von -16g / K aufweisen (die zwei grünen Geraden im Bild; müßten Ebenen sein, egal), - nur diesmal ggü. der ersten Hälfte mit einem anderen offset… Ob diese Verschiebung nun durch Luftfeuchte oder ewas anderes während Deines Besuchs verursacht wurde, werden wir wohl nicht mehr herausbekommen.

Also, aus diesen Werten sollte man vielleicht besser keine Korrektur-Koeffizienten gewinnen! ;)

(color mapping per Temperatur)

image

dashboard als dark theme und light theme (beides sieht hier z.Z. wg. besserem anti-aliasing im Firefox schöner aus als in Chromium)

dashboard im dark theme (image)

dashboard im light theme (image)


Plotly

  • gibts als 2D und 3D in Grafana
  • kann bis zu fünf Wertereihen in einer 3D-Grafik zeigen (x,y,z, color map by value, marker size by value)
  • braucht viel Strom und auch lokale Computerressourcen!
  • man kann in der Punktwolke navigieren: zoom per scrollen, right-click-drag für pan, und click-drag, um sich im Orbit zu bewegen.
  • tipp: view reset / redraw des plotly panels am besten per row- Auf- und Zuklappen (sonst gibts dafür ein button in der toolbar d. plugins)
  • die Grafana-Variable für Zeit ließ sich bisher leider nicht anders formatieren als utime in Millisekunden…
  • es gibt auch einen 3D-Cursor mit drei tooltip-Werten, die man auch anklicken kann (dann alles in einem notifier)
  • (die kleine mögliche toolbar des plugins ist im Beispiel off)
3 Likes

Sehr cool @weef! Vielen Dank!

Ich weiß nicht mehr was ich damals gemacht habe, vielleucht auch nur an die Waage rangekommen oder kurz be- und entlastet. Aber krasse Visualisierung!

Drüben bei HX711 zittert kamen wir erneut auf die Temperaturabhängigkeit der Wiegung. Wir lagern den dort losgesponnen Diskussionsverlauf nun hier ein.

Aus der Reihe Gewicht vs. Umwelt.

image

https://swarm.hiveeyes.org/grafana/d/0CJxruMZz/amo-fipy-workbench?refresh=1m&panelId=7&fullscreen&orgId=2&from=1565452316650&to=1565473916650

magst du mal nen ds18b20 nehmen und mit kabelbinder an die waegezelle (metall an metall) machen und mitplotten?

Danke für den Vorschlag. Sobald ich dafür Zeit und Gelegenheit finde, werde ich das gerne tun und die Daten dazu zur gemeinsamen Analyse teilen.

Hier die Temperaturdrift meiner China-Wägezelle mit max. 1 kg


Die Sonne hat mittags auf meinen Schreibtisch geschienen. Da ist die Bosche-Wägezelle deutlich besser.

Ist die grundsätzlich Temperatur-kompensiert?

Für 10 € mit HX711 geht keine Temperaturkompensation. Deshalb machen ja alle billigen Waagen einen automatischen Tara-Abgleich nach dem Einschalten

Na wenn ich den Themenbereich “Wiegen” richtig verstehe misst das Setup entweder nur einen Widerstand (der, der durchs Gewicht verzerrt wird), dann ist sie meinem Verständnis nach nicht temperaturkompensiert oder aber sie misst noch nen Referenzwiderstand, der sich an nem nicht-arbeitenden Teil des Metallstücks befindet und als Temperatur-Referenz-/Kompensationswert genommen wird.

@weef konnte mir das persönlich ganz gut erklären, hier drüben finden sich auch noch Dinge im Forum dazu, wo dieser Aspekt erwähnt wird:

Sonst schließen sich ja noch weitere Fragen an:

  • Wie lang ist das Kabel?
  • Ist das Kabel geschirmt?
  • Welche Farbe hat das Kabel? [1]
  • Ist das Kabel der Sonne ausgesetzt?
  • Bekommt auch der Metallblock selbst Sonne ab?

  1. Klingt lächerlich, aber der Seebeck-Effekt nimmt auch dort Einfluß. ↩︎

1 Like

Zum Testen auf dem Schreibtisch habe ich folgendes setting:

Die China-Wägezelle befindet sich zwischen 2 Plexiglas-Platten und wird zum Testen mit einem 10g-Brief belastet. Die 5 DS18B20 und der BME280 befinden sich in einer Pappbox mit Klarsichtdeckel um Luftstömungen zu reduzieren.

Wenn nun vormittags die Sonne auf das Ganze scheint, verändert sich das angezeigte Gewicht so stark mit der Temperatur.

Die Bosche-Wägezelle ist draussen auf dem Teststand deutlich temperaturstabiler.

Danke füers Bild, ich nehm an die Sonne “flutet” das Setup vollständig? Fände es mal spannend zu sehen, wie stark der Effekt ist, wenn bspw. nur das rote Kabel und nicht Wäageblock und Fipy-Board der Sonne ausgesetzt sind. (Und danach mal das rote Kabel durch nen weißes tauschen).

1 Like

Wenn der Alublock der Waage direkte Sonne (!) abbekommt sind die veränderten Werte eher chaotisch, das ist nochmal etwas anderes als ein Temperaturänderung der kompletten Umgebung!

Wägezelle immer beschatten!! Wenn möglich das Kabel ebenfalls!!

Du wirst ähnliche Effekte bei der Bosche haben, wenn die in der Sonne liegt.

1 Like

Das oben ist meine Testumgebung auf dem Schreibtisch.
Meine Testbeute mit der Boschezelle sieht so aus:


Über dem ganzen ist ein Dach aus Acrylglas. Die Wägezelle liegt immer im Schatten. Seit 6 Wochen steht eine Testwasserkiste mit 10 kg darauf. Die Temperaturabweichung liegt bei 10.0 kg +/- 0.1kg.

1 Like

Das Testsetup deiner Bosche-Zelle ist deutlich besser als das der China-Zelle, ohne direkte Sonne auf Wägezelle und ggf. auch auf das Kabel. Ich denke, wenn du so die China-Zelle testen würdest, wären die Schwankungen geringer / anders als bisher gemessen.