আজ, ওজন এবং শক্তির সঠিক পরিমাপ এটি শিল্প প্রয়োগ, গার্হস্থ্য ও গবেষণা প্রকল্প উভয় ক্ষেত্রেই গুরুত্বপূর্ণ। আপনি যদি কখনও ভেবে থাকেন স্ট্রেন গেজ সেন্সর কী? এবং এটি কীভাবে পরিপূরক হয় HX711 মডিউল আপনি যদি উচ্চ-নির্ভুলতা ডিজিটাল স্কেল তৈরির উপায় খুঁজছেন, তাহলে আপনি সঠিক জায়গায় এসেছেন। এখানে, আমরা তত্ত্ব থেকে অনুশীলন পর্যন্ত প্রতিটি দিক ভেঙে দেব, যাতে আপনি প্রতিটি বিশদ বুঝতে পারেন এবং আপনার নিজস্ব ওজন ব্যবস্থা কীভাবে বাস্তবায়ন করবেন তা শিখতে পারেন।
সাম্প্রতিক সময়ে এর ব্যবহার জনপ্রিয় হয়ে উঠেছে স্ট্রেন গেজ মডিউলগুলির সাথে যেমন HX711 ঘরে তৈরি স্কেল তৈরি, হোম অটোমেশন পণ্য এবং এমনকি স্কুল পরীক্ষা-নিরীক্ষার ক্ষেত্রেও। সর্বোপরি, এই উপাদানগুলি সাশ্রয়ী মূল্যের, Arduino-এর মতো প্ল্যাটফর্মের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং পেশাদার পর্যায়ে নির্ভরযোগ্য পরিমাপ যদি সেগুলো সঠিকভাবে ক্যালিব্রেট করা হয়। চলুন ধাপে ধাপে সবকিছু দেখে নেওয়া যাক, মৌলিক অপারেশন থেকে শুরু করে ইন্টিগ্রেশন এবং প্রোগ্রামিং পর্যন্ত।
স্ট্রেন গেজ কী এবং এটি কীভাবে কাজ করে?
La স্ট্রেন গেজ একটি হয় পাইজোরেসিস্টিভ সেন্সর যা একটি বিকৃতিকে (চাপ, ট্র্যাকশন বা সংকোচনের মাধ্যমে) বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের পরিবর্তনে রূপান্তরিত করে, যা আমাদের পরোক্ষভাবে একটি পৃষ্ঠে প্রয়োগ করা বল বা ওজন পরিমাপ করতে দেয়। আধুনিক লোড কোষে লোড সেন্সিংয়ের জন্য এই বৈশিষ্ট্যটি মৌলিক।.
এর সবচেয়ে মৌলিক নকশায়, একটি ফিলার গেজ একটি নিয়ে গঠিত খুব সূক্ষ্ম ধাতব ফিলামেন্ট একটি আঠালো ফিল্মের ভিতরে স্থাপন করা হয়। যখন এটি যে কাঠামোর সাথে আঠালো করা হয়েছে তা বিকৃত হয়, তখন ফিলামেন্টটি প্রসারিত বা সংকুচিত হয়, যার ফলে এর প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিবর্তিত হয়। এই পরিবর্তন, যদিও ছোট, প্রয়োগকৃত বলের সমানুপাতিক। এবং বৈদ্যুতিকভাবে বিশ্লেষণ করা যেতে পারে।
পাইজোরেসিস্টিভ প্রভাব প্রসারিত করলে গেজের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং সংকুচিত হলে হ্রাস পায়। এটি শারীরিক প্রচেষ্টাকে একটি সুনির্দিষ্ট পরিমাপযোগ্য বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করতে সাহায্য করে।
এই গেজগুলির সাধারণত স্ট্যান্ডার্ড রেজিস্ট্যান্স মান থাকে যেমন ১২০Ω, ৩৫০Ω বা ১০০০Ω, এবং বিকৃতির কারণে সৃষ্ট পরিবর্তনগুলি ন্যূনতম: উদাহরণস্বরূপ, উল্লেখযোগ্য লোডের জন্য 0.12 Ω এর উপরে মাত্র 120 Ω এর প্রকরণ। তবে, উপযুক্ত পরিবর্ধন এবং পরিমাপ ব্যবস্থা ছাড়া, এই ছোট প্রকরণগুলি সনাক্ত করা কঠিন হবে।
লোড সেল: স্ট্রেন গেজের প্রয়োগ
উনা লোড সেল এটি একটি ট্রান্সডিউসার যা স্ট্রেন গেজ ব্যবহার করে যান্ত্রিক বলকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করাপরিচালনার নীতিটি সহজ: এক বা একাধিক গেজ একটি ধাতব কাঠামোর সাথে সংযুক্ত থাকে যা লোডের নিচে অনুমানযোগ্যভাবে বিকৃত হওয়ার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। যখন ওজন প্রয়োগ করা হয়, তখন কাঠামোটি বিকৃত হয়, যেমন গেজগুলিও করে, এবং চাপের সমানুপাতিক একটি বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি হয়।
বিভিন্ন ধরণের লোড সেল রয়েছে (জলবাহী, বায়ুসংক্রান্ত, স্ট্রেন গেজ, ইত্যাদি), যদিও ইলেকট্রনিক্স এবং এমবেডেড সিস্টেমে সবচেয়ে সাধারণ হল স্ট্রেন গেজ। এর সামঞ্জস্যপূর্ণ নকশা একটি উচ্চ নির্ভুলতা এবং স্থিতিশীলতা.
কোষগুলি আকার, আকৃতি, ক্ষমতা এবং যান্ত্রিক বিন্যাসে পরিবর্তিত হয়, গ্রাম ওজনের ছোট কোষ থেকে শুরু করে টন ওজনের শিল্প সংস্করণ পর্যন্ত।
অভ্যন্তরীণভাবে, বেশিরভাগ লোড সেল ১, ২ অথবা ৪টি স্ট্রেন গেজ মাউন্ট করে একটি হুইটস্টোন ব্রিজ তৈরি করে।, একটি বৈদ্যুতিক সার্কিট যা প্রতিরোধের ছোট পরিবর্তনের প্রতি সংবেদনশীল।
হুইটস্টোন ব্রিজ: সংবেদনশীলতার রহস্য
El হুইটস্টোন ব্রিজ একটি হয় একটি বর্গক্ষেত্রে সাজানো চারটি রোধকের সার্কিট, যেখানে এক বা একাধিক স্ট্রেন গেজ থাকতে পারে। যখন কোন লোড থাকে না, তখন সার্কিটটি ভারসাম্যে থাকে এবং এর আউটপুটগুলির মধ্যে কোন সম্ভাব্য পার্থক্য থাকে না। যখন গেজগুলি বিকৃত হয়, তখন এই ভারসাম্য ভেঙে যায়। এবং সনাক্তযোগ্য ভোল্টেজের পার্থক্য দেখা দেয় যা প্রয়োগকৃত লোড প্রতিফলিত করে।
এই কনফিগারেশন প্রতিরোধের পরিবর্তনের প্রতি সংবেদনশীলতা বৃদ্ধি করে এবং ক্ষুদ্র বৈচিত্র্য সনাক্তকরণের অনুমতি দেয়, যা অন্যথায় ক্যাপচার করা অসম্ভব।
হোম বা ল্যাবরেটরির স্কেলে, চারটি গেজ ব্যবহার করে একটি সম্পূর্ণ হুইটস্টোন ব্রিজ তৈরি করা সাধারণ, যেমনটি অনেক বাথরুমের স্কেল এবং ওজন মাপার প্ল্যাটফর্মের ক্ষেত্রে হয়। এটি তাপমাত্রার ত্রুটি কমাতে এবং রৈখিকতা এবং নির্ভুলতা উন্নত করতে সহায়তা করে।
আমাদের HX711 মডিউল কেন দরকার?
যদিও হুইটস্টোন সেতু ভোল্টেজের তারতম্যকে বৃদ্ধি করে, পরিবর্তনগুলি অত্যন্ত ছোট। (মাইক্রোভোল্টের ক্রমানুসারে)। Arduino-এর মতো মাইক্রোকন্ট্রোলারগুলি এগুলি খুব একটা সনাক্ত করতে পারে না, সুনির্দিষ্ট পরিমাপ করা তো দূরের কথা।
El HX711 মডিউল এটি একটি চিপ যা বিশেষভাবে স্ট্রেন গেজ লোড সেল সহ ওজন সিস্টেমের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যা সঠিক রিডিং সহজতর করে।
El HX711 মত কাজ করে যন্ত্র পরিবর্ধক y ২৪-বিট অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার (ADC)এর প্রধান কাজ হল:
- হুইটস্টোন ব্রিজ থেকে ডিফারেনশিয়াল সিগন্যাল গ্রহণ করুন.
- এটিকে আরও প্রশস্ত করুন সহজ পড়ার জন্য।
- এটিকে একটি উচ্চ-রেজোলিউশন ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তর করুন যাতে মাইক্রোকন্ট্রোলার এটি প্রক্রিয়া করতে পারে।
এছাড়াও, HX711-এ I2C বাসের মতো মাত্র 2টি পিন (ঘড়ি এবং ডেটা) সহ একটি সাধারণ ডিজিটাল ইন্টারফেস রয়েছে, যা সফ্টওয়্যারের সাথে সংযোগ এবং যোগাযোগকে সহজ করে তোলে।
HX711 মডিউলের বৈশিষ্ট্য
El HX711 এটি এর উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং কম খরচের জন্য আলাদা। এর কিছু প্রধান বৈশিষ্ট্য হল:
- ২৪-বিট নির্ভুলতা ন্যূনতম ওজন পরিবর্তন সনাক্ত করতে।
- সমন্বিত এবং প্রোগ্রামেবল সিগন্যাল পরিবর্ধন (সাধারণত x128 বা x64)।
- দুটি স্বাধীন অ্যানালগ ইনপুট চ্যানেল।
- ২টি পিন সহ ডিজিটাল ইন্টারফেস (সিরিয়াল ডেটা এবং সিরিয়াল ক্লক)।
- খাবারের ব্যবস্থা 2,6V থেকে 5,5V, Arduino এবং অন্যান্য মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
- কম শক্তি খরচ.
মডিউলটিতে সাধারণত দুটি সারি পিন থাকে: একটি লোড সেলের সাথে সংযোগ করার জন্য এবং একটি মাইক্রোকন্ট্রোলারের জন্য।
এই পিনগুলি সাধারণত এইভাবে লেবেল করা হয়: E+, E-, A+, A-, VCC, GND, DT, SCKসাধারণ লোড সেল কেবলগুলি হল:
- লাল: ইতিবাচক উত্তেজনা (E+ / VCC)
- ব্ল্যাক: নেতিবাচক উত্তেজনা (E- / GND)
- সাদা: ঋণাত্মক আউটপুট (A-)
- সবুজ: ধনাত্মক আউটপুট (A+)
সংযোগের ধরণ এবং লোড সেলের ধরণ
স্ট্যান্ডার্ড লোড সেল ওয়্যারিং চার-তারের, যদিও রঙ নির্মাতার উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হতে পারে। কিছু সস্তা বা পুনর্ব্যবহৃত সংস্করণে তিনটি তার থাকে, যখন আরও উন্নত সংস্করণগুলিতে ঢাল বা গ্রাউন্ডিংয়ের জন্য পঞ্চম হলুদ বা নীল তার থাকে।
হোম প্রকল্পগুলিতে, সবচেয়ে সাধারণ লোড সেলগুলি হল ৫ কেজি বা ২০ কেজি, যদিও শিল্প ব্যবহারের জন্য ৫০ কেজি বা তার বেশি ওজনের সংস্করণ রয়েছে।
বাথরুমের স্কেলে যেমন বেশ কয়েকটি কোষ সংযোগ করতে, একটি কম্বাইনার মডিউল অথবা ম্যানুয়াল সংযোগ, যার জন্য বৈদ্যুতিক জ্ঞান প্রয়োজন। সঠিক পরিমাপের জন্য কোষের তীরের দিকটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ, যাতে কেন্দ্রীয় অংশটি মুক্ত থাকে এবং বিকৃতি সর্বোত্তম হয় তা নিশ্চিত করা যায়।
ডিজিটাল স্কেল একত্রিত করা: উপকরণ এবং সংযোগ
একটি নির্মাণ করা ডিজিটাল স্কেল স্ট্রেন গেজ এবং HX711 সহ, আপনার প্রয়োজন হবে:
- একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার (Arduino UNO, ন্যানো, মেগা, ESP8266, ইত্যাদি)।
- কমপক্ষে একটি লোড সেল (প্রয়োজনে ১ কেজি, ৫ কেজি, ২০ কেজি...)।
- একটি HX711 মডিউল।
- প্ল্যাটফর্মের জন্য একটি শক্ত পৃষ্ঠ।
- কেবল, সংযোগকারী এবং স্ক্রু।
ঐচ্ছিকভাবে, আপনি যোগ করতে পারেন:
- ওজন দেখানোর জন্য LCD স্ক্রিন বা ডিসপ্লে।
- ট্যায়ার এবং মোডের জন্য বোতাম।
- কাঠামোর জন্য সাপোর্ট বা প্লেট।
- ESP8266/ESP32 সহ WiFi বা Bluetooth এর মতো সংযোগ উপাদান।
সংযোগগুলি সহজ:
- HX711 পিনের সাথে সেল তারগুলি সংযুক্ত করুন: লাল থেকে E+, কালো থেকে E-, সাদা থেকে A-, সবুজ থেকে A+।
- HX711 এর VCC এবং GND থেকে মাইক্রোকন্ট্রোলারের 5V এবং GND পর্যন্ত।
- HX711 এর DT এবং SCK ডিজিটাল পিনে (উদাহরণ 3 এবং 2)।
- কাঠামোর উপর ঘরটি স্থাপন করুন, নিশ্চিত করুন যে শুধুমাত্র কেন্দ্রীয় এলাকাটি সঠিক পরিমাপের জন্য মুক্ত থাকে।
Arduino দিয়ে প্রোগ্রামিং করা এবং স্কেল ক্যালিব্রেট করা
তথ্য পড়ার জন্য, বোগদের HX711 বইয়ের দোকান, Arduino IDE লাইব্রেরি ম্যানেজারে উপলব্ধ। কিছু মূল বৈশিষ্ট্যের মধ্যে রয়েছে:
- শুরু (পিনডেটা, পিনক্লক): মডিউলটি শুরু করুন।
- কাজ(গুলি): টেয়ার ফাংশনে শূন্য ওজন সেট করে।
- সেট_স্কেল(স্কেল): রিডিংগুলিকে ওজন ইউনিটে রূপান্তরিত করে এমন ফ্যাক্টরটি সংজ্ঞায়িত করে।
- পড়ুন() / পড়ুন_গড়(n): কাঁচা বা গড় রিডিং পান।
- মান_পান(n): কোনও ওজন ছাড়াই রিডিং ফেরত দেয়।
- ইউনিট(n) পান: স্কেল এবং টেয়ারের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ওজন অফার করে।
ক্রমাঙ্কনের মধ্যে রয়েছে একটি পরিচিত ওজন স্থাপন, রিডিং নেওয়া এবং স্কেল ফ্যাক্টর গণনা করা: স্কেল = রিডিং / প্রকৃত ওজন। এরপর ভবিষ্যতের রিডিংয়ের জন্য এটিকে কোডের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত করা হয়।
সঠিক এবং স্থিতিশীল ফলাফল পেতে একাধিক পরিমাপ নেওয়া এবং সিরিয়াল মনিটরে স্কেল ফ্যাক্টর সামঞ্জস্য করার পরামর্শ দেওয়া হয়।
HX711 এবং Arduino সহ ডিজিটাল স্কেলের জন্য নমুনা প্রোগ্রাম
সিরিয়াল মনিটরে ওজন দেখানোর একটি সহজ উদাহরণ হল:
#include "HX711.h" #define CALIBRATION 20780.0 // আপনার নিজস্ব মান দিয়ে প্রতিস্থাপন করুন byte pinData = 3; byte pinClk = 2; HX711 balance; void setup() { Serial.begin(9600); balance.begin(pinData, pinClk); balance.set_scale(CALIBRATION); balance.tare(); } void loop() { Serial.print("Current weight: "); Serial.print(balance.get_units(10), 1); Serial.println(" kg"); delay(500); }
দ্রুত এবং নির্ভুল ক্যালিব্রেশনের জন্য, আরও পেশাদার অভিজ্ঞতা অর্জনের জন্য একটি LCD ডিসপ্লে, বোতাম যোগ করে অথবা EEPROM-এ স্কেল সংরক্ষণ করে সিস্টেমটিকে আরও উন্নত করা যেতে পারে।
সম্ভাব্য সমস্যা এবং ব্যবহারিক পরামর্শ
১. তারের রঙের তারতম্য: ডেটাশিট ব্যবহার করে অথবা রোধ পরিমাপ করে সংযোগগুলি পরীক্ষা করুন। সাধারণত, সর্বোচ্চ রোধের জোড়া উত্তেজনা (+/-) এর সাথে মিলে যায়।
2. অসঙ্গত পাঠ: পরিমাপ বিপরীত বা অনিয়মিত মনে হলে A+ এবং A- আউটপুট লিডগুলি অদলবদল করুন।
3. যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা: নিশ্চিত করুন যে আপনি ঘরটি সঠিকভাবে সুরক্ষিত করেছেন এবং ত্রুটি এড়াতে কাঠামোর শুধুমাত্র কেন্দ্রীয় অংশটি ওজনকে সমর্থন করে।
৪. শব্দ এবং হস্তক্ষেপ: সম্ভব হলে ছোট, ঢালযুক্ত তার ব্যবহার করুন এবং বৈদ্যুতিক শব্দের উৎস থেকে সিস্টেমটিকে দূরে সরিয়ে রাখুন।
৫. তাপমাত্রার তারতম্য: গেজগুলি তাপীয় পরিবর্তনের প্রতি সংবেদনশীল; যদি সম্ভব হয়, স্থিতিশীল পরিস্থিতিতে ক্রমাঙ্কন সম্পাদন করুন অথবা 4 গেজ সহ কোষ ব্যবহার করুন।
সিস্টেমের সম্প্রসারণ এবং সম্ভাব্য প্রয়োগ
আপনার অপারেটিং সিস্টেমের সাহায্যে আপনি নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি যোগ করতে পারেন:
- একটি LCD স্ক্রিনে ওজন প্রদর্শন করুন।
- ওজন সীমার জন্য সতর্কতা সেট করুন।
- দূরবর্তী পর্যবেক্ষণের জন্য ESP8266/ESP32 এর মাধ্যমে এটি ক্লাউডের সাথে সংযুক্ত করুন।
- পরীক্ষা-নিরীক্ষা, উপাদান পরিমাপ, অটোমেশন, হোম অটোমেশন ইত্যাদিতে এটি ব্যবহার করুন।
HX711 ইন্টিগ্রেশন শিক্ষামূলক প্রকল্প, ইনভেন্টরি নিয়ন্ত্রণ, বাণিজ্যিক স্কেল, গ্যাস সিলিন্ডার নিয়ন্ত্রণ এবং আরও অনেক সৃজনশীল ধারণা সহজতর করে।
