Hallo Gemeinde,
heute möchte ich euch auch einmal mein Projekt einer Schwerpunktwaage vorstellen.
Ich hatte schon von Anfang an alle Entwicklungen der elektronischen Schwerpunkt-Waagen mitverfolgt und auch alle Varainten im Laufe der Zeit ausprobiert. Letztendlich bin ich doch bei einer mechanischen Variante hängegeblieben (Bild Holzwaage), da mir alle Entwicklungen zu ungenau waren.
Mit meiner "
Holzwaage" war ich eigentlich zufrieden, um meine Segler bis 3,50 m Spannweite zu vermessen. Allerdings nervte mich das Kippen der Waage, je nachdem wie das Modell konstruiert war.
Dann entdeckte ich Ende 2022 im Internet
diese Module, die eine Vereinfachung der Messung mit den bekannten
Wägezellen versprachen.
Ich bestellte mir 2 Paar um herauszufinden wie sie funktionieren, da die Beschreibung im Internet sehr bescheiden war (und zudem in englisch). Durch Ausprobieren wusste ich, dass man sie "nullen" (rechte Taste, mehr als 3 Sec. drücken; bei Erscheinen von -PL- anschließend durch Drücken der linken Taste nullen) und auch mit einem Referenzgewicht "eichen" kann (2. Taste von rechts mehr als 3 Sec. drücken; bei Erscheine von -PH- das aufgelegt Gewicht einstellen (mit der 2. Taste von links die Position auswählen und durch die Tasten PLUS - Taste rechts, sowie die Taste MINUS - 2. von rechts, den Wert einstellen und letztendlich mit der linken Taste bestätigen.).
Zudem verfügen die Module noch über die Möglichkeit, den Nullpunkt (Tausenderpunkt) zu setzen und einige wenige weitere Parameter, die sich aus der englischen Beschreibung ablesen lassen. Das von mir gewählte Modul verfügt sowohl über einen integrierten Messverstärker (HX711) als auch über den optionalen Anschluss eines externen HX711 (Lötpunkte auf dem Board). Daneben verfügt es über eine TTL-Schnittstelle (4-pol Stecker an der Kopfseite, Parameter: 9600 8N1 seriell).
Meine ersten Versuche startete ich mit einem 3D-Druckteil mit 2 Wiegbalken 3 und 5 kg und 2 AD-Modulen. Alles verkabelt und an 5 Volt angeschlossen, zeigten sie mir das Wiegeergebnis der vorderen und hinteren Auflage an. Einmal mit einem Referenzgewicht kalibriert und genullt, bleiben die Werte auch beim Abschalten gespeichert. Ich hatte die Zellen mit einem Referenzgewicht von 500g geeicht und den Nullpunkt der Anzeige auf die 1. linke Stelle eingestellt, so dass ich die volle Grammanzeige hatte und noch eine Vorkommastelle für die Kilos übrig blieb. Je nachdem wo das Teil aufgebaut war, variierte die letzte Stelle der beiden Anzeigen (also 1 Gramm-Bereich), das man aber leicht mit der o.g Methode nullen kann. Die Anzeige bei aufgelegter Last beruhigt sich sehr schnell und bleibt dann auch sehr stabil auf einem Wert stehen. Allerdings nervte es mich dann aber bald, den Schwerpunkt immer mit einem Taschenrechner und Dreisatz auszurechnen ...
Da reifte in mir der Wunsch, doch wieder einen Arduino-Baustein (UNO pp.) mit Anzeige aufzubauen und mit den neuen AD-Modulen und den Wiegezellen zu verbinden. Leider bin ich kein großer Programmierer und so scheiterten die erste Versuche, aus bereits vorhanden Entwicklungen auf Basis des UNO, ESP32 oder ESP8266 eine lauffähige Variante zu erstellen. Schnell kam ich auch dahinter, dass die genannten Microcontroller nicht über die nötige Anzahl an seriellen Schnittstellen verfügen, die ich für die beiden AD-Module benötige. Über die Bibliothek "SoftSerial.h" konnte ich zwar die 2 (+1 für die Kontrolle) Schnittstellen emmulieren, scheiterte dann aber i. d. R. an den "nichtvorhandenen Ports" der Bausteine. Letzendlich bin ich dann bei einem Arduino Mega 2560 gelandet, der serienmäßg über 3 (4) Schnittstellen verfügt (RX0,TX0; RX1,TX1; RX2,TX2; RX3,TX3). Dazu sollte dann aber auch ein entsprechendes Display gehören, um die Informationen ansprechend anzuzeigen und eventuell auch Programmeinstellungen vornehem zu können, die dauerhaft abgespeichert werden sollten. Im Internet fand ich ein TFT-LCD-Display mit Touchscreen und integriertem Micro-SD Kartenleser (für zukünftige Anwendungen). Dieses Modul hatte den Vorteil, dass es durch seine Stifleisten genau auf den Mega 2560 passt und mit allen nötigen Kontakten verbunden ist (
Bild TFT).
Allerdings verbrachte ich zuerst einmal die Adventszeit und die Jahreswende mit Programmierversuchen, die auf den beiden AD-Modulen angezeigten Zahlenwerte über die seriellen Schnittstellen in den Arduino zu bringen und so aufzubereiten, dass sie auf einem TFT-Display angezeigt werden können (es ist ein Riesenunterschied, ob ich eine Zahl (float) mit "Serial.print()" oder mit "tft.print" anzeige möchte). Leider war ich da mit meinem Latein am Ende und durch eine glückliche Fügung geriet ich auf eine Parallelentwichklung im Forum "Werkstatt & Werkzeuge". Dort hat der User "straltdel" seine Entwicklung ""3in1":
DIY Schwerpunktwaage, EWD Winkel- und Ruderwegmessung in einem Gerät" neu aufleben lassen und mit den gleichen Komponenten (Arduino Mega 2560, TFT-LCD-Display 2,4" Touchscreen) "modernisiert".
Schnell wurde mir klar, dass es sich da um eine tolle, sehr umfangreiche Entwicklung handelte, die mein bescheidenes Gehirn nur stellenweise begreifen konnte. Allerdings erkannte ich dann aber auch, dass ich ja nur einen Bruchteil dessen benötige, was "straltdel" da erschaffen hatte. Da sein Werk jedem zur Verfügung steht, "klaute" ich mir die Programmteile, die für mich in Frage kamen und begann diese soweit anzupassen, dass meine Idee langsam Formen annahm. Ich möchte auch nicht verhehlen, dass es mir gelungen war, auch einige Verbesserungen einzubauen, so dass ich mittlerweile den Grafikteil auch auf ein 3,5" TFT-LCD-Display portiert habe.
Nun möchte ich aber zum Ergebnis kommen, was durch die Bilder sicherlich nachvollziehbar ist. Meine Waage liefert sehr exakte Ergebnisse, die gegenüber den früheren Versuchen doch um einiges besser sind. Was mich begeistert, ist die Stabilität der Wiegeergebnisse, die bis auf den Grammberich konstant bleiben. Die AD-Module sind derart genau, dass ich herausgfunden habe dass z. B. das Abstützen der Arme auf der gleichen Platte wie die Waage schon zu einer Veränderung des Wiegeergebnisses führt. In einem anderen Fall habe ich die Mittelabdeckung (3D Druckteil) zwischen den beiden Wiegezellen entfernt, weil dadurch die Gewichtsanzeige verfälscht wurde.
Hier nun die Bilder: