Schwerpunkt Waage mit Arduino

[hafromue]

Waagenjustage

Waagenjustage

Hallo,

ich würde euch mal empfehlen euch zu informieren wie so eine Wägezelle funktioniert.
Im besonderen die Programmierer!!!
Dann wird schnell klar dass ohne eine Nullpunktjustage keine Waage zuverlässige Werte liefern wird.
Hier was zum nachlesen:

https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4gezelle

 

[udill]

Version V1.2 ist verfügbar: https://github.com/nightflyer88/CG_scale

Hallo nightflyer88,

ich hatte schon einmal den Wunsch geäußert, beim Betrieb mit 2 Wiegezellen, auf der Hauptseite der App, anstelle der Rechts-Links Differenz, die Gewichte der beiden Auflagepunkte anzuzeigen. Dann könnte man zur Not - bei Zweifel an der Richtigkeit des angezeigten Schwerpunktes - diesen berechnen

Gruß Udo

 

[nightflyer88]

ich hatte schon einmal den Wunsch geäußert, beim Betrieb mit 2 Wiegezellen, auf der Hauptseite der App, anstelle der Rechts-Links Differenz, die Gewichte der beiden Auflagepunkte anzuzeigen. Dann könnte man zur Not - bei Zweifel an der Richtigkeit des angezeigten Schwerpunktes - diesen berechnen

Ich denke nicht das diese Funktion sinnvoll ist, gibt es Genauigkeitsprobleme, ist dies immer ein mechanisches Problem.

Beide Varianten sind leider nicht zufriedenstellend und ich frage mich nun woran das ganze liegt.

Hier dasselbe -> mechanisches Problem.


Also wie von hafromue erwähnt, hier eine kleine Theorie wie die Wiegezellen funktionieren:

Durch die Gewichtskraft verbiegt sich die Zelle in der Mitte bei den grossen Bohrungen, diese Biegung wird durch die Dehnmessstreifen gemessen -> das ist der weisse Kunststoffklecks aus dem die Kabel kommen. Also die Zellen haben demzufolge "zwei Seiten", die eine Seite wird fest am Boden angeschraubt. Die andere Seite wird mit dem Gewicht beaufschlagt, sieht dann etwa so aus:



Trifft die Gewichtskraft irgendwo anders auf die Wiegezelle, dann wird eben ein Misst gemessen !

Hat man nun auf der einen hälfte der Wiegezelle eine Gabel montiert um das Modell aufzulegen, sieht man, dass die Gabel logischerweise mitwandert, und sich das Auflagepad Horizontal verschiebt. Da die zweite Wiegezelle mit Gabel gegengleich montiert ist, wandern die Auflagepads auseinander je mehr Gewicht drauf liegt:



Wie man nun erkennen kann, müssen sich die Wiegezellen frei verbiegen können, und dürfen auf keinen Fall Fest miteinander verbunden sein, sonnst wird wieder ein Misst gemessen !
Hat das Auflagepad etwas zuviel "Gripp" da evtl. noch ein Gummi drauf geklebt ist, gibt es Probleme...
Man hat verschiedene Modelle mit verschiedenen Oberflächen, die unterschiedliche viel "Gripp" haben, hat man bereits wieder Probleme...
Je höher die ganze Gabel ist, je mehr wandern die Auflagepads auseinander, und die Probleme werden immer Grösser, und und und...

Kurz und knapp gesagt, ist so eine 3D Drucker Waage etwas suboptimal konstruiert Genaues messen ist so eigentlich gar nicht möglich...

 

[Robinhood]

Ich bin noch ziemlich am Anfang, auf dem Steckboard habe ich Toby's Schaltung CG_Scale RCN v1.0 aufgebaut, allerdings (noch) ohne Spannungsteiler und Display. Beim Versuch, die Funktion der LCs zu testen, bekomme ich vom seriellen Monitor für beide LCs nur 0.00, manchmal auch - 0.01 angezeigt. Bei Belastung der LCs entsteht keine Werteänderung. Da der serielle Monitor beide LCs anzeigt (wenn auch mit 0.00) kann ich davon ausgehen, daß die Hardware bis zu den HX711 Boards korrekt arbeitet?

 

[Vlieger2]

Dies ganse würde schon in post 209 bis 229 diskutiert.
Wiegen genauer als 1 gramm und tolerance schwerpunklage auf 0.1 mm ist der grösste wahnsin mit diese art von wiegezellen und verstarker.
Genau so mit die herkommliche schwerpunktwaagen, wo mann das fluggerät ETWAS mit der nase nach unten neigen lässt. ETWAS ist kein mass, ist für jeden was anderes. Deshalb auch die abweigungen in handlich festgestelltes schwerpunkt und mit eine digatale waage festgestellte schwerpunkt. Sogar abweichungen der horizontal lage des höhenleitwerk ergeben eine mehr oder grösser falsch messung.
Abweichungen in einzel und total gewicht beruhen auf falsche kalibrierung. Kalibrieren so na wie möchlig an dass zu wiegen gewicht. Kalibrieren van 3 kg waage mit 577 gramm und dan 2.5 kg wiegen, ergibt misst.
Gruss
Koen.

 

[hafromue]

Kalibrierung

Kalibrierung

Hallo Nigtflyer,

Deine Theorie mit der Mechanik ist ja toll!
Aber wenn sich die Wägezelle soweit bewegt hat dass Du das messen kannst ist sie auch schon lange gestorben!!!
Das eigentliche Problem ist dass eine unbelastete Wägezelle auch schon einen Spannungswert liefert.
Eine Wägezelle ist eine einfache Meßbrücke mit vier veränderlichen Widerständen(Dehnmeßstreifen), also eigentlich nur ein Spannungsteiler.
Der HX711 ist ja auch nur ein AD-Wandler mit einer Auflösung von 24 Bit der die von der Wägezelle gemessene Spannung übersetzt.
So eine Meßbrücke liefert in der Regel 2mV/V als Meßwert bei ihrer Nennlast. Allerdings liefert diese Meßbrücke auch im unbelasteten Zustand einen Spannungswert. Deshalb ist es nötig die Wägezelle auch auf den Nullpunkt zu kalibrieren da sonst die Wägelinearität falsche Ergebnisse liefert. Besonders wenn das Justagegewicht sehr weit vom zu wiegenden Gewicht oder dem Nenngewicht der Wägezelle entfernt ist.
Deshalb mein Vorschlag, Waage mechanisch aufbauen, Nullpunktwerte Speichern, Justagegewicht auflegen, Justagewerte speichern und nun mit der Differenz die Steigung der Wägegeraden berechnen. Nur so werden relativ genaue Waagen hergestellt.

Gruß Alex

P.S.: So werden auch in der Industrie große Dosierwaagen justiert!! Hab ich selbst schon oft genug gemacht. Allerdings mit S7 und Siwarex-Baugruppen.

 

[Sirow]

Ok, ich habe ich mir auch gedacht, dass es mit meinem Referenzgewicht von 577 gr. etwas ungenau wird.

Daher habe ich mir ein Referenzgewicht genommen, das 3170 gr. wiegt und die automatische Kalibrierung nochmals laufen lassen.
Das sollte für eine Waage, die 8 kg (5 und 3 kg wägezellen) doch schon genauer sein.

Nun habe ich folgende Ergebnisse:

Variante 1 (X1: Ledading Edge zu Auflagepunkt und X2: Auflagepunkt zu Auflagepunkt gemessen und eingetragen)
Ergebnis: CG 51 mm und Gesamtgewicht 2121 gr.

Variante 2 (X1: Leading Edge zu Mittelpunkt Wägezelle und X2: Abstand der jeweiligen Mittelpunkte der Wägezellen)
Ergebnis CG 60 mm und Gesamtgewicht 2010 gr.

Der Flieger hat auf einer manuellen CG Waage einen CG von 58.5 mm und ein Gewicht auf einer Küchenwaage (die bis 3 kg geht) von 1950 gr.

Mir geht es nicht um 1, 2 oder 3, gr. Genauigkeit beim Gesamtgewicht, oder den CG auf 0.1 mm exakt hin zu bekommen.
Aber 8.5 bzw. 1.5 mm Abweichung im CG und 60 bis 170 gr. Abweichung im Gesamtgewicht finde ich schon etwas viel und denke daher, dass ich noch irgendwo einen Fehler drin habe.

Ich skizziere hier mal, wie ich die manuelle Kalibrierung verstanden habe, da ich auch mit dieser nicht wirklich auf mein erhofftes Ergebnis komme.

Manuelles Kalibrieren:
1. Seriellen Monitor öffnen und Punkt 12 auswählen
2. Unter Punkt 8 und 9 den Calibration factor jeweils auf 1 stellen
3. Referenzgewicht auf die 1. (vordere) Wägezelle legen (sagen wir mal 2593 gr.)
4. den im Seriellen Monitor abgelesenen Wert notieren (sagen wir mal 600000)
5. 600000 / 2593 = 231,39 als calibration factor für die Wägezelle 1 unter Punkt 8 eingeben
6. für die zweite Wägezelle genau so verfahren

Richtig?!

Aber auch hierbei bekomme ich mit Variante 1 deutlich größere Abweichungen als mit Variante 2.
An eine Annäherung an den tatsächlichen CG und das Gewicht ist auch noch nicht zu denken....
Da ist doch irgendwo noch der Wurm drin.

Gruß,
Mirko

 

[nightflyer88]

Sieht deine Waage irgendwie so aus, dann kalibriere sie im automatikmodus am besten folgendermassen:
1. Kalibrierfaktoren auf 900 lassen, so wie original -> oder am besten factory reset durchführen
2. Parameter X1 und X2 eingeben so wie auf der Skizze
3. Du baust dir ein Referenz Objekt: nimm ein Brett (schön symmetrisch und winklig gesägt), dass über beide Auflagepads aufliegt, zB mit einer Länge von 200mm -> muss genau gemessen werden !
4. Nimm ein symmetrisches Gewicht (zB Becher Wasser), positioniere es genau in der Mitte des Bretts. Der Referenz CG ist nun genau die Hälfte der Brettlänge, in unserem Beispiel 100mm, dieses Mass gibst du unter reference CG ein (Menü 6).
5. Gib das genaue Gewicht von Brett mit Gewicht unter reference weight ein (Menü 5).
6. Nun unser Brett mit dem Becher Wasser auf die Waage schön an den Anschlag stellen
7. jetzt Autokalibrierung wählen - fertig !

Manuelles Kalibrieren:
Richtig?!

ganz falsch !

1. Wie kommst du darauf die Faktoren auf 1 zu stellen ?
2. Wie kommst du auf die Formel ?

Schau hier, ganz unten bei Kalibrierung: https://github.com/nightflyer88/CG_scale/wiki/Aufbau-mit-AVR

 

[onki]

Hallo NightFlyer,

Danke für die ausführliche Info. Die Gewichtskalibrierung war bei mir schon erfolgreich, dann kann ich mir den Schwerpunkt auch nochmal vornehmen.
Ich hab das aber auch manuell kalibriert, indem ich den Faktor auf 1 gesetzt hab, dann bekanntes Gewicht (bei mir ein ca. 1kg schwerer Bleiklotz) auf die entsprechende Seite, ausgegebenen Wert gemessen, den durch das Gewicht in g geteilt und das ergab dann den neuen Faktor, den ich eingetragen hab.
Gerne probiere ich aber auch die Autokalibrierung nach deiner Anleitung. Manuell war aber schon perfekt.

Vielen Dank für deine tolle Arbeit.
Auch dein VarioGPS-Sensor ist eine Wucht und bei mir zuverlässig im Einsatz (auch wenn ich die Kompensation über TEK-Düse und zweiten Höhensensor vermisse ).

Gruß Onki

 

[Tobias Reik]

CG_Scale RCN v1.0 aufgebaut
~bekomme ich vom seriellen Monitor für beide LCs nur 0.00
~kann ich davon ausgehen, daß die Hardware bis zu den HX711 Boards korrekt arbeitet?

Hi Robin,

leider nicht.
Aber Du weisst nun, daß Du den Sketch auf den Arduino aufspielen konntest (und somit alle Librarys passen).
Das ist schon einmal sehr gut.

Bestimmt hast Du 2 Kabel auf dem Weg vom Arduino zu den Wägezellen vertauscht.
Bitte prüfe das noch einmal. Auffällig ist ja, daß beide Wägezellen nicht gehen.

Tobi

 

[Robinhood]

Ich muß nochmal nachfragen. Wenn im seriellen Monitor für beide LC Werte angezeigt werden, die um die -0.02/0.00/+0.02 herum schwanken, sich ansonsten bei Belastung aber nichts ändert, was könnte das bedeuten? Verdrahtungsfehler beim Aufbau der Testschaltung auf der Steckplatine sind auszuschließen.

 

[Tobias Reik]

Verdrahtungsfehler beim Aufbau der Testschaltung auf der Steckplatine sind auszuschließen.

Auf Steckplatinen (und wohl auch generell im Leben) sollte man nichts grundsätzlich Ausschließen

Tobi

 

[kalle123]

@ nightflyer88

Schöne Skizzen, die du da gemacht hast, aber das hier

entspricht mehr dem wirklichen Messprinzip.

Stichwort ist 'Doppelbiegebalken'.

Quelle: https://www.hbm.com/de/2973/wie-funktioniert-eine-wagezelle-mit-biegebalken/

cu KH

 

[Robinhood]

Auf Steckplatinen (und wohl auch generell im Leben) sollte man nichts grundsätzlich Ausschließen

Tobi

Ist wohl wahr, aber hilft mir jetzt aber auch nicht wirklich weiter...

 

[nightflyer88]

Schöne Skizzen, die du da gemacht hast, aber das hier
entspricht mehr dem wirklichen Messprinzip.

Ja da hast du recht, war da etwas zu voreilig

Wie dem auch sei, mechanisch muss es trotzdem stimmen, und fakt ist, dass sich die Wiegezellen auf jeden fall frei bewegen müssen, und dürfen dabei nicht behindert/gehemmt werden, und sie dürfen sich nicht genseitig ziehen/drücken, sonst kommt es schnell mal vor das der CG um 5-10mm nicht stimmt. Deshalb ist die mechanische Konstruktion der üblichen 3D Druckwaagen aus meiner Sicht nicht optimal; die fix montierten Gabeln um das Modell aufzulegen, ergeben einen grossen Hebelarm, und die Gefahr ist gross das sich die Zellen verspannen, oder sich seitliche Kräfte bilden -> es gibt Messfehler

 

[kalle123]

Ja da hast du recht, war da etwas zu voreilig

Wie dem auch sei, mechanisch muss es trotzdem stimmen, und fakt ist, dass sich die Wiegezellen auf jeden fall frei bewegen müssen, und dürfen dabei nicht behindert/gehemmt werden, und sie dürfen sich nicht genseitig ziehen/drücken, sonst kommt es schnell mal vor das der CG um 5-10mm nicht stimmt. Deshalb ist die mechanische Konstruktion der üblichen 3D Druckwaagen aus meiner Sicht nicht optimal; die fix montierten Gabeln um das Modell aufzulegen, ergeben einen grossen Hebelarm, und die Gefahr ist gross das sich die Zellen verspannen, oder sich seitliche Kräfte bilden -> es gibt Messfehler

Macht nix.

Aber ich glaube, wir denken da in die gleiche Richtung.

Die Gefahr, Messfehler zu produzieren, ist gegeben und groß.

Hab das versucht, hier

http://www.rc-network.de/forum/show...-mit-Arduino?p=4498753&viewfull=1#post4498753

schon mal an zu bringen.

Auch das hier von Mirko

Ich habe vorne eine Wiegezelle mit 5 kg und hinten 3 kg drin.
Mein Referenzgewicht wiegt 577 gr und hat einen CG von 90 mm.

halte ich für "mutig".

Mirko 'gleicht' da eine 5 kg LC mit 577 g ab.

Ideal wäre, die Nennlast zum Abgleich auf zu bringen. Aber die Regel sollte sein, Referenz möglichst nahe an der Nennlast.

Gruß KH

 

[skyfreak]

1/10 nennlast halte ich auch für viel zu wenig als refernzgewicht, auch hat man mir mal versucht zu erklären warum die kleinere lastzelle vorne sein sollte.

Ideal wäre, die Nennlast zum Abgleich auf zu bringen. Aber die Regel sollte sein, Referenz möglichst nahe an der Nennlast.

und auch hier habe ich aufgeschnappt, dass die zellen am genausten bei nennlast/2 laufen.

wat is denn nun richtich

gruss,
der skyfreak

 

[Sirow]

Guten Abend zusammen,

1. Wie kommst du darauf die Faktoren auf 1 zu stellen ?
2. Wie kommst du auf die Formel ?

Ich habe mir die "Anleitung" von Vlieger2 aus Post Nr. 693 als Grundlage genommen, so kam ich darauf.
Dass du, nightflyer88, eine eigentlich sehr gute Anleitung hast, an die ich mich mal wieder nicht gehalten habe, ist mir aufgrund der ganzen Änderungen, Nachlesen im Forum, Probieren, etc mal wieder entfallen

Auch das hier von Mirko

Ich habe vorne eine Wiegezelle mit 5 kg und hinten 3 kg drin.
Mein Referenzgewicht wiegt 577 gr und hat einen CG von 90 mm.
halte ich für "mutig".

Mirko 'gleicht' da eine 5 kg LC mit 577 g ab.

+

Kalibrieren van 3 kg waage mit 577 gramm und dan 2.5 kg wiegen, ergibt misst.

Um es mal genau zu sagen, warum ich diese 577 gr. genommen habe:
Lest ihr die gesamte Anleitung eures Pkw, oder Fernsteueranlage, oder vom neuen Rasierapparat?! Ich tue das nicht!
Genauso ging es mir mit der Waage. Ich war neugierig und ungeduldig, als endlich alles da war UND das war das erste, was schön symmetrisch war und hier rumlag um es auf die Waage zu legen.

Ich habe mittlerweile verstanden, dass ich für meine Waage am besten ein Brett nehme, oder anfertigen lasse, auf dem ich exakt auf den Mittelpunkt mein Gewicht positionieren kann, um die Waage möglichst genau zu kalibrieren.

Allerdings bin ich auf den Ausgang folgender Fragestellung nun auch gespannt, da davon abhängt ob ich 1.5 und 2.5 kg oder 3 und 5 kg Gewichte brauche...

und auch hier habe ich aufgeschnappt, dass die zellen am genausten bei nennlast/2 laufen

btw: die Frage, ob nun X1 und X2 an den Auflagepunkten gemessen werden muss, oder doch besser am Mittelpunkt der Wägezellen, ist in meinen Augen noch nicht beantwortet. Auch wenn ich mir den Wikipedia Artikel und die Diskussionen sowie Zeichnungen hier ansehe.
Ich weiß schon, warum ich in Mathe, etc. damals nicht so gut war und bekomme das hier grad wieder deutlich zu spüren

Gruß,
Mirko

 

[kalle123]

@skyfreak

Ich versuch mal ne Antwort

So eine Lastzelle arbeitet so

Du gibst eine Last auf die Zelle (x-Achse) und die Zelle spuckt dir einen Spannung aus (y-Achse). Die mV gehen dann zum HX 711 und von da aus zum Arduino.

Idealerweise 'fährt' die Lastzelle eine schöne Gerade und der 'Abgleich' soll dazu dienen, die Steigung (den Verlauf, den Winkel) der Geraden zu justieren.

Den Winkel krieg ich nun wohl am Besten gemessen, wenn ich nicht irgendwo links im Bild im Messsumpf (also mit 500 g bei 5 kg LC) oder irgendwo in der Mitte meinen Versuch mach, sondern am rechten Ende des Messbereichs.

Denke, das sollte klar sein.

Nun kommt ein winzig kleines Problemchen.

Es gibt keine 'saubere' Gerade, sondern irgendwas krummes, schiefes, gebogenes.

Wenn du jetzt 'präzise' sein willst mit den China LCs, bestelle dir x LCs und such dir die Besten raus.

Oder. Wenn du weißt, das du auf deine LCs immer zwischen (Beispiel) je 1500 bis 1800 g bei 5 kg Nennlast auflegst, dann versuch, mit ~ 1650 g abzugleichen. Wenn du dann aber plötzlich mit einen deutlich schwereren (leichteren) Modell kommst, sieht es vielleicht nicht mehr so toll aus.

Oder. Kauf dir LCs aus hiesiger Produktion mit Zertifikat. Aber die kosten ein Vielfaches der China Dinger ....

Gruß KH

 

[Gast_79791]

Hallo und guten Abend zusammen,

das sich die Wiegebalken so extrem verbiegen ist ja nun auch nicht der Fall, wenn das so wäre ist die Loadcell im Eimer und war überlastet.

Ich habe zwei 3D gedruckte Versionen gebaut mit unterschiedlichen Sketchen nur mit Display als Anzeige, beide Waagen habe ich vorne wie hinten mit 5Kg Loadcell´s aufgebaut.
Kalibriert habe ich diese mit 3,9Kg.

Nach dem Kalibrieren habe ich die Waagen LOadcell vorne und hinten einzeln mit verschieden Gewichten von 1g - 5Kg belastet und mit einer genauen Waage vergleichen.

Die Ergebnisse waren/sind auf das g genau mit der Reference Waage.

Den Schwerpunkt habe ich mit meiner Manuellen Waage verglichen auch hier komme ich reproduzierbar auf den mm genau auf das gleiche Ergebnis (wobei ich hier einwerfen möchte, bei der Manuellen lässt man ja die Modell Spitze etwas nach unten hängen....)
Das etwas nach unten hängen dürfte aber für jeden etwas anders aufgefasst werden, bei dem einen ist das sicher mehr wie bei dem anderen und auf 1/10 genau wie es mit der Digitalen angezeigt wird ist das sowieso nicht drinnen und für mich und vermutlich auch die meisten anderen auch nicht nötig,
auf dem mm genau reicht doch und das reproduzierbar.

Das sind meine Erfahrungen mit den zwei Waagen mit ganz unterschiedlichen Sketchen, der von Nightflyer war bis jetzt noch nicht dabei,
werde ich aber auch mal irgendwann testen, wobei mit einem Display an der Waage sehr zufrieden bin und sehe auch keinen bedarf das zu ändern.