Figure 1. Untere Platte mit Aluwinkel 5mm und Wägezellen
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Figure 2. Schraubenköpfe
Figure 3. Verschraubung mit unterem Brett
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Figure 4. Obere Platte mit Bohrungen für Schraubenköpfe
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Figure 5. Zwei zusammengebaute Waagen
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Ein sehr ähnliche Bauform wird oft mit dem Name "Double" bezeichnet.
Die Waage besteht aus 2 Plattform Wägezellen, die der Waage ein besondere Stabilität und Unempfindlichkeit beim Aufsetzen von Lasten geben. Wichtig ist, dass die Wägezellen sehr schlüssig und stabil mit den starken Aluwinkeln (5mm) verschraubt werden, sonst bekommt man anstatt einer Waage eine Wippe. Die obere Platte wird mit kleineren Aluwinkeln (3mm) gegen verrutschen gesichert. Hier muss man darauf achten, dass diese kleineren Aluwinkel (3mm) nur an den oberen starken Aluwinkeln (5mm) anstoßt. Wenn diese auch am unteren starken Aluwinkeln (5mm) anstossen, verfälscht die Reibung das gemessene Gewicht. Daher sind die oberen zwei starken Aluwinkel (5mm) 41cm lang und die unteren zwei mit 39,6cm etwas kürzer. Die kleineren Aluwinkel (3mm) für die untere Platte schließen den Kasten ab. Diese sind ebenfalls um 14mm kürzer als die oberen kleineren Aluwinkel (3mm).
Für die Schraubenköpfe der M6 Schrauben, die die starken Aluwinkel (5mm) mit der Wägezelle verbinden, muss man in die Platten jeweils Aussparungen bohren (siehe oben, mittleres und rechtes Bild). Die unteren starken Aluwinkeln (5mm) verschraube ich ebenfalls mit den 6mm Schrauben und einer Einschlagmutter mit dem unteren Brett.
Zwischen die starken Aluwinkeln (5mm) und den Plattform Wägezellen werden noch Distanzplatten benötigt, damit die Wägezelle auslenken kann.
Figure 6. Anordung der Winkel, Distanzplatten und Wägezelle
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Die Anordnung der starken Aluwinkel (5mm), der Wägezelle und der Distanzplatten dazwischen habe ich so gewählt, dass der "Aufsetzschutz" (Überlastungsschutz für die Wägezelle), durch die starken Aluwinkel (5mm) selbst gegeben ist. Wichtig sind dabei das Zusammenspiel der Abmessungen. Meine Wägezelle hat eine Höhe von 22mm. Es werden dann oben und unten Distanzplatten benötigt, damit der Sensor auslenken kann. Hier benutze ich oben 3mm und unten 2mmm. Das ergibt dann eine Höhe von 27mm insgesamt. Meine Aluwinkel haben eine Innenhöhe von 25mm. Somit is die Auslenkung auf 2mm begrenzt.
Vielleicht findet der eine oder andere die Anordnung der Winkel seltsam. Ich erreiche damit zum einen nach außen (links) eine möglichst geschlossen Form zu bilden und zum anderen nach innen (rechts) offen zu sein für das Kabel, das aus der Wägezelle kommt und mit der ADC-Platine verbunden werden muss.
Beim Zusammenschrauben muss man auf die richtige Reihenfolge achten, sonst verdeckt ein Aluwinkel die nächste Schraube. Man beginnt mit den unteren starken Aluwinkel (5mm), den 2mm Distanzplatten und den Plattform Wägezellen. Dann setzt man die zusammengeschraubte Kombination auf das untere Brett und schraubt diese ebenfalls fest. Danach setzt man den oberen starken Aluwinkel (5mm) auf und schraubt diese ebenfalls fest. Ist man damit fertig, dann kann man die kleineren Aluwinkeln (3mm) seitlich, oben und unten montieren. Ich nehme da Spanplattenschrauben 3,5x9,5mm.
Figure 7. ADC Verkabelung
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Figure 8. Sensorkabel
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Wie bei der Beschreibung der i2c ADC-Platine schon erwähnt, müssen die Sensoren mit der ADC Platine verbunden werden. Auf der Rückseite der NAU7802/Adafruit Platine ist angegeben, wie man die Farben der Leitungen einer Plattform Wägezelle jeweils anschließt. Ich schliese beide Zellen parallel an, d.h. beide roten Leitungen an E+/Red, beide schwarzen an E-/Black, beide weißen an A-/White und beide grünen an A+/Green. Das erfordert etwas geschick. "Gelb" ist die Schirmleitung. Da kann man viel dazu im Web lesen. Wenn es passt, klemme ich die mit auf E-/Black. Ansonsten "isolieren" und schauen, ob es funktioniert.
Die Sendebox schaltet die Stromversorgung für die ADC-Platinen nicht ab. Der Ruhstrom dies ADC-Platinen ist sehr gering. Aktiviert werden die Sensoren dann über den internen Spannungsregler des NAU7802. Dieser liefert gemäß dem Datenblatt maximal 10mA. Für zwei Balkensensoren ist das leider zu wenig. Die brauchen je 6-8mA zusammen also mehr als 10mA. Aktuell betreibe ich solche Waagen außerhalb der Spezifikation des NAU7802. Bis jetzt funktioniert es.
Alternativ braucht man einen externen Spanungsregler mit ENable Eingang, z.B. LP2980-N. E+ muss dann dort mit den ENable (On/OFF PIN 3) verbunden werden und E+ der Sensoren mit dem Ausgang des Spannungsreglers. Man muss auch die Empfehlungen für zusätzlich Kondensatoren beachten, meist 1µF low ESR und 0,1µF Folienkondensator. Und man muss auch auf eine "low drop" Version achten. Vcc beträgt nur 3,3V und am Sensor sollte man 2,7-3,0V haben. Leider ist bei der Adafruit Version der Eingang für REFP nicht nutzbar, damit geht dann die ratiometrische Beschaltung des ADC-Boards verloren, wenn man den externen Spanungsregler über E+ schalten möchte. Die ratiometrische Beschaltung sorgt sonst dafür, dass langsame Abweichungen in der analogen Spannung das Messergebnis nicht beeinflußen.
Figure 9. Bohrplan Oben, 6mm
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Figure 10. Bohrplan Unten, 6mm
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Figure 11. Bohrplan Oben, 3,5mm
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Figure 12. Bohrplan Unten, 3,5mm
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Figure 13. Bohrplan Bretter
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Eine Liste mit Vorschlägen für die verwendeten Bauteilen und deren Bezugsquellen habe ich auch erstellt. Es gibt bei den einzelnen Bauteilen Alternativen und alternative Bezugsquellen.