Conception d’une balance avec Arduino

Conception d’une balance avec Arduino

Dans ce tutoriel je vais exposer une des méthodes possibles pour créer sa propre balance avec Arduino !
Nous allons traiter de la réalisation pratique de balance.

Avant de commencer ce tutoriel, je vous conseille de consulter ce lien (http://www-connexe.univ-brest.fr/lpo/instrumentation/04.htm) sur les jauges de pression.

  1. Capteur de poids de la balance avec Arduino



    Les cellules de charge ont généralement trois fils :


    - Blanc,

    - Noir,

    - Rouge.



    Premièrement, nous allons devoir composer un pont de Wheatstone avec les 4 capteurs comme sur la photo ci-dessous.
  2. De plus, les capteurs de la balance avec Arduino fonctionnent par paire et en diagonale. C’est-à- dire que R1 va avec R3 et que R2 va avec R4.




    Ensuite, il suffit de relier les fils noir (noir avec noir) et les fils blanc (blanc avec blanc) d’une paire entre eux. Nous faisons la même chose avec l’autre paire.




    Il nous reste donc 4 fils rouge, dans les mains. Nous allons devoir identifier quel est notre fil de masse, notre fil V+ et V-, et notre fil d’alimentation Vcc.



    Maintenant que vous avez votre pont de Wheatstone passons à la partie amplification !



    En sortie de la balance avec Arduino, nous avons une tension V – et une tension V + . Nous cherchons à amplifier la différence de potentiel entre ces deux bornes.



    Pour ce faire nous utilisons un amplificateur d’instrumentation. Nous avons choisi le Texas Instrument INA231. Cet amplificateur permet de régler le gain en fonction du choix des résistances par la formule G = 5+5*(R2/R1).



    Le but est que la balance consomme le moins possible tout en ayant un gain maximal. De ce fait, nous avons pris R2 très grand (2,2MΩ) et R1 petit devant R2 (1kΩ)
  3. Nous avons aussi régler l’amplificateur pour que notre signal soit centrer sur VCC/2. Lors d’un appui sur les capteurs, la tension diminue au lieu d’augmenter, l’amplificateur ne pouvant fournir une tension négatif.

    (Branche de l’amplificateur d’instrumentation.)
  4. Nous avons donc en sortie, une tension qui varie avec une faible amplitude lorsque l’on effectue une pression sur les capteurs. Mais cette tension est variée dans le sens décroissant.



    Ce qui nous donne Vs = VCC/2 + Vu avec Vu le signal utile.



    Pour pallier à ce problème nous utilisons deux amplificateurs opérationnels.
  5. Premier amplificateur



    Cet amplificateur sert à donner du gain, c’est-à-dire améliorer la précision de la balance. Pour ce faire nous avons décidé de faire une balance avec une précision réglable. De plus nous cherchons aussi à ne pas amplifier la composante VCC/2 présent dans le signal Vs.



    Nous utilisons donc un AOP avec une résistance variable sur la rétroaction pour pouvoir augmenter le gain selon nos besoins et nous relions la borne + de l’AOP à VCC/2.



    Donc R2 = 10kΩ.



    Nous remarquons que la composante VCC/2 est toujours présente. Enfin, nous allons utiliser une deuxième AOP pour pouvoir l’enlever.
  6. Deuxième amplificateur



    Nous utilisons le deuxième amplificateur avec un gain de 1 pour pouvoir éliminer la composante VCC/2.
  7. Codage de l’arduino


    Pour finir, nous avons choisi d’utiliser la pin 3 de l’arduino. Nous devons la configurer en sortie et faire un produit en croix pour récupérer la valeur du poids.
Réalisé par
Posté le
Univers
IoT
Temps de fabrication
2h
Niveau de difficulté
Avancé
Matériel(s)
1
Arduino
4
cellules de charge (capteur de force)
1
amplificateur d’instrumentation type INA231
2
amplificateur opérationnels Rail to Rail
2
potentiomètres
1
Diverses résistances
1
Plaque d’essai

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