beelogger

Stockwaage – Kalibrierung & Test

Nach erfolgreichem Aufbau der Wägekonstruktion der Stockwaage, kann diese nun kalibriert werden. Bei der Kalibrierung werden zwei Werte ermittelt:

  • Taragewicht
  • Skalierung

Mit dem Taragewicht wird das Anzeigegewicht auf Null gesetzt, um beispielsweise das Gewicht der Waagenkonstruktion, bei Bedarf auch der Beute, unberücksichtigt zu lassen. Durch die Skalierung werden die Messwerte des HX711 in Einheiten umgerechnet. Im Fall des Arduino Datenloggers mit Stockwaage für Imker in Gramm. Die mit dem Programmcode zur Kalibrierung ermittelten Werte, werden später im Test-Programmcode bzw. dem kompletten Programmcode des beelogger unter Programmcode eingegeben. 

Prüfung und Modifikation HX711

Wie unter Stockwaage (Bosche H30A & HX711) bereits beschrieben, gibt es Boards, die in ihrer Beschaltung durch eine nicht vorhandene Verbindung von E- bzw. BLK mit GND vom Referenzdesign abweichen. Platinen ohne diese Verschaltung neigen generell zu einer größeren Toleranz der Messwerte, haben eine höhere Temperaturempfindlichkeit und und weisen größere Abweichungen auch über längere Zeit auf, wenn das Board zuvor stromlos bzw. im Power-Down-Modus gewesen ist.

Gewissheit, wie der Chip beschaltet ist, bringt nur die Messung des Widerstandes zwischen E- und GND. Dieser sollte bei einer korrekt beschalteten Platine praktisch Null sein. Ist der Widerstand wesentlich höher, kann die fehlende Verbindung selbst hergestellt werden. Hierzu sollte mit einem möglichst kurzen Kabel direkt auf dem Board (oder auf der beelogger-Platine) zwischen E- und GND gearbeitet werden, um Stromschleifen zu vermeiden.

beelogger hx711 korrektur

Libraries

<HX711.h> https://github.com/bogde/HX711

Kalibrierung-Programmcode

Vor der Kalibrierung sollte die Wägekonstruktion mehrmals stark belastet und wieder entlastet werden (z.B. kurz auf die Wägeplattform stellen), damit sich die gesamte Konstruktion setzen kann. Bei vielen Wägeelementen gibt es eine gewisse Trägheit bei hohen Gewichtsdifferenzen in kurzer Zeit. In der Praxis sind diese für die Stockwaage nicht relevant, weshalb hierdurch keine Fehlmessungen entstehen. Es sollte in jedem Fall eine ausreichende Zeit gewartet werden, bevor mit der Kalibrierung begonnen wird. Im Praxistest konnte zudem festgestellt werden, dass die gemessenen Werte kurz nach Inbetriebnahme von denen im Dauerbetrieb abweichen.
Der beelogger-EasyPlug sollte mit geladenem Kalibriersketch ca. 10 Minuten eingeschaltet sein, bevor mit der Kalibrierung begonnen wird.

Die Messungen beim beelogger-solar hingegen erfolgen im späteren Betrieb immer kurz nach dem Einschalten des HX711. Daher sind die Kalibriermessungen zügig durchzuführen, damit die Kalibrierwerte den realen Messungen entsprechen. Eine Wiederholung der Kalibrierung beim beelogger-solar sollte erst nach ca. einer halben Stunde Wartezeit erfolgen. Der beelogger-solar muss während dieser Zeit stromlos sein.

Vor dem Laden des Sketch in den jeweiligen beelogger ist das Kalibriergewicht im Sketch einzutragen.
Voreingestellt ist ein Kalibriergewicht von 1000 gr.

Der Programmcode zur Kalibrierung ist interaktiv und erfordert manuelle Eingaben über den seriellen Monitor, welcher schließlich auch die erforderlichen Werte ausgibt:

  • “Waage ohne Gewicht – Kalibrierung mit ‘1’ und ‘Enter’ starten!” – Hiermit wird das Taragewicht ermittelt. Soll die Beute selbst bei den Messungen keine Berücksichtigung finden, muss diese vor diesem Schritt auf der Wägekonstruktion platziert werden.
  • “Waage mit genau xxx Gramm beschweren – Kalibrierung mit ‘2’ und ‘Enter’ starten!” – Mit diesem Schritt wird die Skalierung ermittelt. “xxx” zeigt das konfigurierte Kalibriergewicht an.
  • “Pruefe Gewicht:” – Hiermit wird geprüft, ob die Kalibrierung erfolgreich war. Der angezeigte Wert ist das Gewicht des eingewogenen Referenzgewichtes und sollte dem Kalibriergewicht entsprechen. Sollte dies nicht der Fall sein, muss die Prozedur erneut, durch einen Reset des Arduinos, durchgeführt werden.
  • Zum Schluß werden Taragewicht und Skalierung ausgegeben. Diese Werte sind im Test-Programmcode bzw. dem kompletten Programmcode entsprechend einzusetzen.
  • Nun kann man nach Belieben weitere Gewichte (mit bekanntem Gewicht) zur Überprüfung auflegen.

Ausgabe des seriellen Monitors (9600 baud):

Programmcode downloaden:

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Test-Programmcode

In diesem Test-Programmcode sind die über den Kalibrierung-Programmcode ermittelten Werte für Taragewicht und Skalierung einzugeben.
Um Messfehler oder kurzzeitige Gewichtsabweichungen durch externe Einflüsse abzufangen, wird bei jeder Messung das letzte ermittelte Gewicht mit dem aktuellen Messwert verglichen. Ist die Differenz größer als 500g, wird die Messung wiederholt und die Ausgabe:”Warte auf stabilen Messwert …” wird angezeigt. Im Test-Programmcode sind bis zu 2 Wiederholungen mit einer Wartezeit von 3 Sekunden zwischen den Messungen festgelegt. Werden die Sensorwerte später an einen Webserver übertragen, wird das Skript zum Speichern der Datensätze, den Messwert auch mit einer entsprechend großen Abweichung speichern. Damit gehen keine Messwerte verloren, auch wenn beispielsweise ein heruntergefallener Ast längere Zeit auf der Beute liegt.
Beim beelogger-solar können sich bei längerem Betrieb des Test-Programmcodes Abweichungen im Gewicht gegenüber der Kalibierung ergeben. Dies ist bedingt durch die Eigenerwärung des HX711. Im realen Betrieb des beelogger-solar wird der HX711 in Messpausen nicht mit Spannung versorgt, so dass die Messwerte mit Temperaturkompensation passen.

 

Ausgabe des seriellen Monitors (9600 baud):

Programmcode downloaden:

Download

Der komplette Programmcode für den Arduino Datenlogger mit Stockwaage für Imker ist unter Programmcode zu finden.

Nach der Kalibrierung kann mit der Temperaturkompensation begonnen werden.