cella di carico da 2200 kg

[mattia952]

Ciao a tutti

Premetto che ho cercato nel forum varie soluzioni ma si parla sempre di celle di carico abbastanza di piccola portata e quindi non so come comportarmi.
Sto sistemando un rimorchio agricolo dotato di bilancia a 12V ( con scheda andata ).
Il mio intento quindi è di leggere le 3celle di carico collegate in parallelo tra loro , qui è come se ne alimentassi e leggessi 1 all'atto pratico e quindi di capire il carico che grava su tale rimorchio.
Premetto che ho gia misurato le celle e sono tutte funzionanti con gli stessi valori di resistenza.
Ho provato ( dato che per caso ne ho trovati in fiera ) ad utilizzare un untegrato HX711 che ho visto utilizzare con arduino tuttavia con scarsi risultati ( presumo perchè sia fatto per celle piu piccole ma ho vouto provare ).
Ho provato quindi ad utilizzare un LM358 operazionale con alimentazione 6V 0 e -6V ottenuta con un partitore resistivo dalla batteria del trattore e sono riuscito trami uno dei due operazionali a fare la differenza dei due segnali in arrivo dalla cella.
Tuttavia vorrei ora portare questa differenza intorno ai pochi mV per poi amplificare e leggere il valore tramite l'AnalogRead di arduino.

Sapete però come fare per abbassare quei 1.4V in arrivo dalla cella ? o se avete altri consigli ascolto con interesse dato che sono un po nuovo dell'utilizzo degli operazionali.

Grazie in anticipo

[system]

Il partitore resistivo in alimentazione non va bene.

Il guadagno dell'operazionale puoi modificarlo come vuoi.

Però metti lo schema altrimenti non possono aiutarti al meglio.

[Etemenanki]

Se il tuo gruppo di celle restituisce variazioni da 1.4V, non ti serve alcuna riduzione o amplificazione, basta che li leggi con un'ingresso analogico (mettendoci un minimo di protezione, ovviamente), e non ti dovrebbe servire neppure avere i -6V, dato che a te non serve misurare valori di peso "negativi" ...

Se invece intendi che hai 1.4V fissi in uscita, ma la variazione con l'aumento di peso e' (molto) minore, allora il discorso e' diverso ... comunque ...

Primo: come dice anche toniob, niente partitori di tensione, servono riferimenti precisi ... cerca un convertitore DC-DC in miniatura con ingresso sui 12V (che acceti anche di piu) ed uscita doppia + e - 5 o 6 V ... (EDIT: ad esempio questo o simili, con uscita regolata ...)

Secondo: cerca "amplificatore differenziale per strumentazione", e' un circuito fatto con 3 operazionali che viene ampiamente usato in quei casi (e c'e' anche gia fatto in un singolo chip, volendo) ...

Quando dici che l'XH711 non funziona, cosa intendi esattamente ? ... il risultato non dipende dal tipo di celle, ma dal peso che ci metti sopra in rapporto al tipo di celle ... e' ovvio che se hai celle da 2 tonnellate, per avere una qualche variazione apprezzabile, difficilmente ti bastera' metterci sopra qualche chilo, specie se sono montate su un mezzo mobile soggetto a vibrazioni e scossoni, quindi saranno, presumo, anche montate con sistemi di ammortizzazione e "freni" meccanici ...

[mattia952]

Appena ho un attimo caricheró lo schema che ho provato.
Ok per l'alimentatore infatti era una prova fatta "al volo" quasi come primo test avevo già in mente di metterci un apposito alimentatore.
No pesi negativi non mi servono infatti anche io pensavo non servissero i -6V tuttavia per mandare a valori vicini allo 0V il valore di "tara" tramite un secondo operazionale in configurazione differenziale è necessario dato che se lo alimento tra 0 e 6V ottengo 60mV minimi.
Gli 1.4V Sono fissi pure salendoci io sopra che sono 90kg di peso...io vorrei una precisione di 5kg se possibile.
L'HX711 mi da in uscita il valore massimo che può leggere come se tutti i bit del convertitore fossero a 1 per questo non riesco a utilizzarlo

[Etemenanki]

mattia952:
...
Gli 1.4V Sono fissi pure salendoci io sopra che sono 90kg di peso....

Ma misurati come ? ... sono celle differenziali o a mezzo ponte ? ... o magari, peggio ancora, elementi singoli ?

Se sono celle differenziali a ponte, hai 4 fili su 2 va l'alimentazione della cella, e dagli altri 2 ricevi la tensione, che va letta con un circuito differenziale (gia presente nell'HX711) ... e le variazioni sarebbero comunque di pochissimi millivolt ... specie con celle da tonnellate ...

Se sono celle a mezzo ponte, hai solo 3 fili, alimentazione, massa ed uscita, e l'uscita sara' probabilmente intorno alla meta' dell'alimentazione, le variazioni, sempre piccolissime, le hai su questa tensione ... se fossero 4 celle, basterebbe collegarle in parallelo a coppie ed in differenziale all'HX, ma dici che sono 3 (il che gia di per se e' strano, comunque), quindi ti servira' un "falso ramo" secondario del ponte, con un trimmer multigiri, per effettuare una taratura in modo che "in differenziale" fra le uscite ed il centrale del "falso ramo" la tensione si equivalga, dopodiche' si puo usare la schedina in modo che funzioni ...

Nel caso, difficile ma possibile, che il tuo sistema usi elementi singoli, ogni "cella" avra' solo due fili, quindi per avere una lettura sara' necessario collegarle a ponte, oppure come ramo di un ponte resistivo, sempre da tarare prima dell'uso ...

(non e' che hai delle sigle o modelli, vero ?)

Il fatto che ti dia sempre il massimo, e' probabilmente proprio dovuto al fatto che gli 1.4V che ritrovi in uscita sono molto piu alti della tensione massima da applicare all'integrato per leggere correttamente un valore ...

[mattia952]

Sono 3 celle una per ruota e una sul timone tutte a 4 fili ( rosso nero verde e bianco ) collegate in parallelo.
sono giunto anche io a questa conclusione:"

Il fatto che ti dia sempre il massimo, e' probabilmente proprio dovuto al fatto che gli 1.4V che ritrovi in uscita sono molto piu alti della tensione massima da applicare all'integrato per leggere correttamente un valore "

Per questo la mia idea era di fare un circuito ad hoc ( anche se dalla mia formazione scolastica la vedevo una cosa piu semplice ).

Diciamo che la mia idea era di utilizzare un circuito come quello che vi allego.

[Etemenanki]

Se le celle sono a 4 fili, dovrebbero essere celle a ponte, per cui alimentandole dai 2 fili corretti dell'alimentazione, dovresti leggere praticamente nulla (o poche decine di mV) sugli altri due fili ... sei sicuro che le stai alimentando in modo corretto ? ... o che non ce ne sia una rotta ?

Fai una prova con il tester (scollega le celle e misurale una alla volta, non tutte e tre in parallelo) ... misura la resistenza fra i vari fili in sequenza (ad esempio, rosso-verde, rosso-nero, rosso-bianco, nero-verde, nero-bianco, verde-bianco), controllando che i valori sulle varie coppie siano simili per tutte e tre le celle, e riportali qui, che si prova a capire il perche' di quegli 1.4V che non dovrebbero esserci ... perche' se le celle fossero integre e collegate in modo corretto, non ci dovrebbero essere ...

Se ci riesci, prova anche a vedere se sulle celle c'e' un qualche numero di produzione, sigla, o simili ...

[steve-cr]

Se usi lo HX711 non ci sono problemi: connetti una cella come scritto sui vari siti e, voilà, funziona AL PRIMO COLPO.
Poi prosegui collegando le altre.
Fin troppo semplice.

[Etemenanki]

steve-cr:
...
Fin troppo semplice.

Si ... SE le celle non sono guaste, e SE le colleghi in modo corretto ...

Per quello gli ho suggerito di fare quelle misure, primo, per vedere che siano integre, e secondo, per vedere quali sono i capi del ponte (perche' non tutti i costruttori rispettano la convenzione rosso=alimentazione positivo e nero=alimentazione negativo, specie quelli in Cina, per cui se i capi a cui dai l'alimentazione non sono quelli corretti, ovviamente in uscita NON hai i valori corretti anche se le celle sono integre ...

[steve-cr]

Ti dirò, invece, che a me si è guastata la schedina HX711: dava tutti 1.
Poco male, c'era uno stock da 30 pezzi a pochi euro e l'ho comprato...
Invece pensavo che la cella fosse più difficile da rompere dato che alla fine è una resistenza, pur se estensibile, ma magari mi sbaglio.

[mattia952]

Allora ho effettuato le misurazione delle 3 celle chiaramente prese singolarmente una alla volta nel file che vi allego e sono un po perplesso.

per rispondere a steve-cr ne avevo acquistati 3 di HX711 ma con queste celle mi dava in output sempre il valore in base 2 piu alto leggibile dal convertitore dell integrato per questo dicevo che non combinavo, probabilmente perche gli 1.4V di differenza tra i due segnali di lettura sono molto piu alti di quanto l' HX711 si aspetta.

lettura cella.txt (394 Bytes)

[Etemenanki]

... se quelle sono le letture che hai misurato sulle celle, allora sono molto perplesso ... o il tuo tester e' posseduto, o nelle celle c'e' qualcosa che non quadra ...

Una cella che usa un'estensimetro a ponte e' come se fosse composta da 4 resistenze identiche (identiche finche' non viene caricata, ovviamente) collegate nel classico ponte di wheatstone ... per cui, misurandone la resistenza, ci si aspetta di avere certi valori, piu o meno sempre uguali ...

fra i capi di alimentazione e fra i capi di uscita, dovrebbe dare il valore di una singola resistenza (perche' il tester "vede" due serie di resistenze in parallelo fra loro ... mentre fra uno dei capi di alimentazione ed uno dei capi di uscita, "vede" in pratica una resistenza, con in parallelo le altre tre in serie ...

Ad esempio ... se le 4 resistenze fossero da 1K, fra i capi dell'alimentazione, e fra i capi dell'uscita, dovresti misurare 1K, mentre fra uno dei capi di alimentazione ed uno di quelli di uscita, indifferentemente dal senso, dovresti avere 1/((1/1000)+(1/3000))=750 ohm ... stessa regola per qualsiasi altro valore ... inoltre le 3 celle dovrebbero essere, in teoria, dello stesso tipo, per cui dovrebbero avere valori quantomeno simili (una minima differenza e' comprensibile, se sono montate sul mezzo, quindi non misurate "a vuoto" appoggiate su un banco, ma non quelle differenze, e non in quel modo ...

Mi verrebbe il dubbio che in qualche modo siano danneggiate, o almeno che lo sia una, ma non avendo il mezzo sottomano tiro ad indovinare, qui ... ad esempio, la prima, considerando rosso e nero come alimentazione e verde e bianco come uscita, ha valori plausibili (anche tenendo conto del fatto che sia assemblata, quindi in qualche modo in parte gia caricata di peso) ... la terza, sarebbe plausibile, ma solo se avessero collegato le coppie invertite (tipo, rosso e bianco ocme alimentazione e verde e nero come uscita, o viceversa) ... i valori della terza invece non hanno alcun senso in nessuna delle possibili combinazioni, a meno che non sia danneggiata, oppure che non sia un'estensimetro a ponte (e cosa altro potrebbe essere, proprio non riesco ad immaginarlo)

Potresti comunque, tanto per vedere se le tue schedine funzionano, collegarne una sola (con i corretti cablaggi) e vedere se l'uscita diventa piu coerente ... suppongo tu non abbia la possibilita' di smontare dal mezzo la seconda per controllarla visivamente, giusto ?

[mattia952]

Purtroppo il mezzo viene utilizzato quasi tutti i giorni e per smontare e rimontarne una ci vuole tempo quindi se possibile eviterei.
il senso della tua domanda sarebbe vedere se a vuoto ho tutte resistenze uguali per vedere se le celle funzionano giusto?
perchè io avevo pensato a turno di sollevare il carro dove la cella è posizionata in modo da non caricarci peso e misurare le resistenze perchè a quanto so e mi hai confermato resistenza di input e output a vuoto devono essere uguali.
Secondo te puo funzionare?
Senno una alla volta smonto le celle e le misuro ma ci vorra qualche giorno

[Etemenanki]

Si, fondamentalmente il senso era quello (e potrebbe anche bastare sollevare un po il pianale per non far appoggiare la cella che misuri) ... e si, piu o meno, i valori dovrebbero essere se non identici, almeno simili, tipo le tue misure delle celle 1 e 3 ...

Quello che invece non ha senso e' la misura della 2 ... hai visto anche tu dalle misure, fra due coppie e le opposte due coppie (cioe' fra i due fili di alimentazione e fra i due di uscita) hai un certo valore, mentre le altre 4 misure devono essere circa i 3/4 di quel valore (ovviamente, senza nulla collegato a nessun cavo) ... la tua cella 2 da valori completamente sballati in quel senso ...

[mattia952]

ho rieseguito tutte le misure sia a carro vuoto sia a carro vuoto e sollevato per avere le celle scariche con un tester migliore dato che avevo dei dubbi sul mio.
allego il file con le misurazioni ma correggetemi se sbaglio credo che il problema fosse il collegamento delle celle infatti presumo che per le tre celle nell ordine del file sia:
CELLA 1: rosso V+ nero V- verde S+ e bianco S-
CELLA 2: rosso V+ bianco V- verde S+ e nero S-
CELLA 3: rosso V+ bianco V- verde S+ e nero S-

mi è venuto il dubbio quando avete detto che le vecchie celle non erano tutte standard come colori e avendo 20 questo carro rientra in quella categoria, infatti la cella1 è nuova dell anno scorso mente le altre sono sue originali

lettura celle corretta carico-scarico.txt (445 Bytes)

[Etemenanki]

Be', gia cosi sono valori piu coerenti ... ora, per essere assolutamente sicuro che le uscite siano quelle corrette (se non sono segnate sulle celle in qualche modo), se ne hai la possibilita' potresti provare una cella per volta collegata all'HX, e vedere se "a vuoto" ti da un valore, e salendoci sopra (in corrispondenza della cella), questo valore aumenta o diminuisce, anche di poco (non importa molto in questa prova quale sia il valore che leggi, solo il fatto che il tutto funzioni e segnare correttamente le uscite + e - delle tre celle, per poterle poi collegare con sicurezza insieme ... ed allo stesso tempo, controllare che le schedine con gli HX siano ancora buone ;))

[mattia952]

Fatto.
Ho provato le celle singolarmente e collegate in parallelo nella modalita che avevo ipotizzato nell utìltimo post e modificando il fattore di calibrazione ho un valore che oscilla in +- 2kg che per un rimorchio agricolo che lavora con 2/300kg è ottimale.
Grazie mille dell assistenza siete stati grandi.
Sperando di ricordarmi nel prossimo post voglio mettere lo sketch per il calcolo del fattore di calibrazione e lo sketch che userò poi all'atto pratico per eventuali altri che abbiano il mio stesso problema.
Grazie ancora

[mattia952]

Ciao a tutti scusate se pongo altri problemi ma nella fase di software ho dei problemi.
Premetto che ho ricollegato tutte le celle in modo da leggere valori "normali" tuttavia finchè leggo una cella o due in parallelo i valori oscillano di poco ( 0.5 / 1 kg ), collegandole tutte e tre in parallelo e leggendo il valore oscilla, dopo tarato, da -2 a anche 20 kg o di piu.
Allora ho realizzato una funzione di lettura che legge 30 valori, li ordina e elimina i primi e ultimi 8 per poi fare la media dei rimanenti ma i valori continuano a oscillare molto.
Secondo voi come dovrei fare per aver una precisione minima di +-5kg che sarebbero sufficienti?
Ho pensato a collegare tutti i 3 HX711 uno per cella che ho ma vorrei sapere se anche un altro modo.

Grazie in anticipo

[Etemenanki]

mattia952:
... finchè leggo una cella o due in parallelo i valori oscillano di poco ...

Questo uguale con tutti i tre paralleli possibili ? ... cioe', 1-2, 1-3, 2-3, si comportano tutti nello stesso modo ? ... sto cercando di capire se puo essere un problema "meccanico" o di una cella "strana" ...

[mattia952]

Quando ho provato a collegare la cella 2 con la 3 e la cella 2 con la 1 avevo valori più stabili.
Il mio dubbio è che mettendo tutto in parallelo le resistenza diventando 1/3 sia troppo piccola rispetto le variazioni dando valori "oscillanti"