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Stockwaage (Wägzellen & HX711)

Für den Arduino Datenlogger mit Stockwaage für Imker wurde zunächst nach einer günstigen Gesamtlösung aus Messverstärker, A/D-Wandler und Wägezelle gesucht.

Nach Tests mit diversen Aufbauten mit verschiedenen Messverstärkern und A/D-Wandlern haben wir uns für den Arduino Datenlogger für eine Bosche-Wägezelle und A/D-Wandler HX711 entschieden, da wir selbst seit Mitte 2014 gute Erfahrungen im Dauereinsatz hiermit sammeln konnten.

beelogger gewichtssensorMit einigen Abstrichen bei den Messergebnissen können durchaus auch einfache Wägezellen, wie sie aus Personenwaagen bekannt sind, verwendet werden. Das beelogger Team hat eine Anleitung zum Aufbau einer Waage auf Basis dieser Wägezellen erarbeitet.

 

Der 24bit  A/D-Wandler ‘HX711’ wurde speziell für Wägezellen mit Wheatstone-Brücke konzipiert. Er bietet neben dem A/D-Wandler eine integrierte Referenzspannungsquelle, eine Regelung der Stromversorgung für die Wägezelle und einen einstellbaren Messbrückenverstärker.

Bezug:

Eine Bosche-Wägezelle kann direkt über den Shop von Bosche bezogen werden.

Optimal für eine Stockwaage geeignet, scheint die Wägezelle ‘H30A’ mit einer Nennlast von 150 kg bzw. 200kg zu sein:

  • Nennlast 150 kg oder 200kg
  • Schutzklasse IP65
  • Kompensierte Eckenlastfehler
  • Für Dauereinsatz geeignet
  • Teilung 7500, ergibt bei 200kg eine Teilung von ca. 25gramm

Wägezellen sollten mit passender Leitungslänge bestellt werden.
Bei hochwertigen Wägezellen, wie z.B. Bosche H30A oder H 40A mit ca. 1,8m Anschlußleitung, sind die Anschlußleitungen auf die Wägezelle abgestimmt. Ein deutliches Kürzen oder Verlängern der Anschlußleitung hat Einfluß auf die Performance der Wägezelle. So kann durch Kürzen oder Verlängern die Genauigkeit über den Messbereich oder auch das Temperaturverhalten nachteilig verändert werden. Für Waagen im Double-Aufbau können mit anderen Profilen z.B. zwei H20A verwendet werden.

Alternativ können auch andere Wägezellen zum Einsatz kommen. Typenbezeichnungen sind z.B.: YZC-664 und CZL-638. Möglich ist auch der Einsatz von zwei CZL-601 AC (drei Loch Befestigung). Wägezellen sollten nach Möglichkeit eine Genauigkeitsklasse C3 und Empfindlichkeit von 2mV/V haben, zwingend notwendig ist dies nicht. Bei ebay finden sich mit den Suchbegriffen “Wägezelle/Wiegesensor/sensor load scale” diverse Wägezellen, die sich in gleicher Weise für den Einsatz in der Bienenstockwaage eignen.

Wesentlich hochwertigere Wägezellen stellt z.B. die Firmen Soehnle oder HBM her. Die Wägezellen aus der Reihe SEB 42 bzw. SP4M sind mit Teilungswerten bis zu 20000 erhältlich. Damit sind Teilungen unter 5gramm möglich.
Auf Grund der maximalen Belastbarkeit von 75/100kg ist der Aufbau einer Waage mit zwei Wägezellen (Double) notwendig.

 

Platinen mit HX711-Chip werden mit unterschiedlichen Layouts angeboten. Im Referenzschaltbild- und layout, welches vom Hersteller des Chips im Datenblatt gezeigt wird, ist der GND des digitalen und analogen Schaltungsteil, HX711 Pin 5 mit GND und E-/BLK, verbunden.  Auch sind die Eingänge A+/A- und B+/B- des Chips mit je einem 100Ohm Widerstand beschaltet.
Eine generelle Aussage über die Verschaltung des Boards kann optisch nicht getroffen werden. Man kann sich jedoch am Aufbau der Platine orientieren, um mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit ein korrekt beschaltetes Board zu erwerben.
Platinen mit GND-Fläche auf der unbestückten Seite sowie 100 Ohm-Widerstände (Aufdruck z.B. 101) der Anschlusse A+/A- sowie B+/B-  sind verwendbar.

HX711Platine (XFW), grün mit vollständiger Bestückung beider Kanäle, hier Bild der Bestückungsseite

HX711 Platine Bestückungsseite

HX711Platine, rot mit vollständiger Bestückung beider Kanäle, hier Bild der Bestückungsseite

HX711 Platine, Bestückungsseite

HX711Platine, rot mit vollständiger Bestückung beider Kanäle, hier Bild der Rückseite

HX711 Platine, Rückseite

Abbildung oben: Korrekt beschaltete HX711-Platinen, beide Kanäle vollständig beschaltet.
beelogger hx711 Korrekt

Abbildung oben: Korrekt beschaltetes Board mit Kanal A vollständig beschaltet. Für die Verwendung von Kanal-B sind ein Kondensator, ca. 0.1uF an B+/B- und zwei 100Ohm Widerstände in die B+-Verbindung zur Klemmbuchse einzubauen.

 

Leider weichen einige der erhältlichen Boards hiervon ab. Eine interessante Diskussion hierzu ist unter http://www.mikrocontroller.net/topic/326445 zu finden.
Platinen ohne diese Verschaltung nach Herstellervorgabe neigen generell zu einer größeren Toleranz der Messwerte, haben eine höhere Temperaturempfindlichkeit und und weisen größere Abweichungen auch über längere Zeit auf. Die Verwendung von Platinen, die von diesem Vorgaben abweichen, wird nicht empfohlen.
Achtung: Einige unserer Bilder zeigen diesen Typ Platine.

beelogger HX711

Platinen dieses Typs können eine unzureichende Beschaltung aufweisen. Die Verwendung wird nicht empfohlen.

 Der HX711 ist kompatibel mit beelogger-Universal und beelogger-Solar !
Bild Bezugsquelle Preis ab Suchbegriffe* Bemerkungen
 beelogger_Stockwaage_H30A_Bosche

http://www.bosche.eu

59€
zzgl. Versand

Deutschland: versandkostenfrei

H30A oder H40A (Teilung 7500)

2x H20A (Teilung 10000)

Nennlast:
150kg oder 200kg

100kg, Double Aufbau mit 2 Wägezellen notwendig

  https://www.soehnle-professional.com

ca. 62€
zzgl. Versand

Soehnle SEB42-75-C4  (Teilung 20000)
Bestellnummer: 2600.42.020
Nennlast: 75kg
Double-Aufbau mit 2 Wägezellen notwendig

beelogger hx711 Korrekt

 

eBay ab ca. 3, € HX711 siehe Prüfung

*Einkaufstipps

Der Aufbau und die Inbetriebnahme der Stockwaage gliedern sich in vier Abschnitte:

 

Prüfung HX711

Platinen ohne die Verbindung zwischen GND und HX71 Pin 5 (E-) sind nicht in der Lage die Speisespannung der Wägezelle (an E+/E-) korrekt zu regeln, neigen generell zu größeren Messwertabweichungen, haben eine erhöhte Temperaturempfindlichkeit und und weisen größere Abweichungen auch über längere Zeit auf. Daher wird von der Verwendung dieser Module abgeraten.

Gewissheit, wie die Platine verschaltet ist, bringt nur die Messung des Widerstandes zwischen E- und GND. Dieser ist bei einer korrekt beschalteten Platine praktisch Null. Wenn der Widerstand wesentlich höher ist, kann als Notlösung 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.
beelogger hx711 korrektur