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iot:vollautomatische_katzenwaage

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iot:vollautomatische_katzenwaage [08.09.2019 09:15]
Frickelpiet [Genauigkeit]
iot:vollautomatische_katzenwaage [07.01.2020 08:41] (aktuell)
Frickelpiet [Spannungsregelung]
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 {{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1170.jpg?​100 |}} {{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1172.jpg?​100 |}} {{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1173.jpg?​100 |}} Der mechanische Aufbau ist denkbar einfach: Die Plattformwägezelle wird mittig zwischen zwei sechs Millimeter starke Aluminiumplatten mit einer Kantenlänge von 342 mal 445 Quadratmillimetern verschraubt. Insgesamt hat die Konstruktion also eine Höhe von 52 Millimetern:​ Flacher bekommt man es nicht hin. Damit der Sensor sich zwischen den Aluplatten frei bewegen kann, haben die beiden Aluminiumplatten entsprechende Löcher. Alternativ hätten Taschen gefräst werden können, aus Kostengründen habe ich die Platten jedoch lasern lassen. Die Plattformwägezelle wird durch einen gedruckten Anschlag vor Überlast geschützt. {{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1170.jpg?​100 |}} {{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1172.jpg?​100 |}} {{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1173.jpg?​100 |}} Der mechanische Aufbau ist denkbar einfach: Die Plattformwägezelle wird mittig zwischen zwei sechs Millimeter starke Aluminiumplatten mit einer Kantenlänge von 342 mal 445 Quadratmillimetern verschraubt. Insgesamt hat die Konstruktion also eine Höhe von 52 Millimetern:​ Flacher bekommt man es nicht hin. Damit der Sensor sich zwischen den Aluplatten frei bewegen kann, haben die beiden Aluminiumplatten entsprechende Löcher. Alternativ hätten Taschen gefräst werden können, aus Kostengründen habe ich die Platten jedoch lasern lassen. Die Plattformwägezelle wird durch einen gedruckten Anschlag vor Überlast geschützt.
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 +{{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1667.jpg?​100 |}}{{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1662.jpg?​100 |}}{{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1663.jpg?​100 |}}Die Elektronik ist in einem gedruckten Gehäuse untergebracht. Das Gehäuse besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen. Das Chassis trägt alle Komponenten,​ also das Display, die Platine mit dem ESP32 und dem HX711 sowie den Spannungsregler. In die Basis sind zwei Magnete eingelassen,​ um einen Sockel mit dem Gehäuse verbinden zu können.
  
 ===== Elektrischer Aufbau ===== ===== Elektrischer Aufbau =====
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 ==== LC-Display ==== ==== LC-Display ====
 +{{:​iot:​vollautomatische_katzenwaage:​img_1447.jpg?​100 |}} Um den Betriebszustand der Katzenwaage darzustellen wurde ein LDC von Sparkfun verbaut. Das Display zeigt beim Start an, mit welchem WLAN sich die Waage verbindet und welche Programmversion installiert ist. Im Betrieb zeigt das Display das aktuell gemessene Gewicht an, den Betriebsmodus (Taramodus bzw. Erkennungsmodus) sowie das zuletzt gemessene Gewicht für Leonie und Leslie. Es wird außerdem angezeigt, wie oft Leonie und Leslie seit der letzten Toilettenreinigung auf dem Klo waren.
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 Display: HD44780U (kompatibel zu LCD1602); I2C-Adresse des Displays: 0x72 Display: HD44780U (kompatibel zu LCD1602); I2C-Adresse des Displays: 0x72
  
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 https://​maxpromer.github.io/​LCD-Character-Creator/​ https://​maxpromer.github.io/​LCD-Character-Creator/​
 ==== Spannungsregelung ==== ==== Spannungsregelung ====
-https://www.youtube.com/​watch?​v=wopmEyZKnYo+Für die Stromversorgung wird ein Pololu Step-Up-Step-Down-Regler (S18V20F5) mit einer Eingangsspannung zwischen 2,9 und 30 Volt und einer Ausgangsspannung von 5 Volt verwendetEin Spannungsregler ist nicht unbedingt notwendig, ich baue jedoch in alle Elektronikprojekte einen Spannungsregler ein, um die empfindliche Elektronik vor Überspannung und Verpolung abzusichern. Die Wahl fiel auf diesen Spannungsregler,​ weil ich auch USB-Netzteile für die Spannungsversorgung nutzen kann. 
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 +Die Waage verbraucht mit einem handelsüblichen 5V-Netzteil ca. 1,1 Watt. Nach Sonnenuntergang ist der Verbauch aufgrund der Helligkeitsregelung der Displayhintergrundbeleuchtung sogar noch geringer (0,8 Watt)
 ===== Genauigkeit ===== ===== Genauigkeit =====
 Die Waage tariert sich automatisch,​ wenn eine Abweichung von +/- 1 Gramm von Null über- bzw. unterschritten wird. Wenn eine Katze die Waage (bzw. das Klo) betritt, hat sie drei Minuten Zeit, ihr Geschäft zu erledigen. Die Sensordaten driften über einen längeren Zeitraum, über die Zeit von drei Minuten aber nur minimal. Daraus ergibt sich eine Genauigkeit von ca. +/- 1,25 Gramm. Problematisch ist allerdings, dass die Katzen nicht absolut still sitzen. Um die besten Messwerte zu finden, werden aus bis zu etwa 1650 Einzelmessungen die 50 aufeinanderfolgenden Messwerte mit der geringsten Standardabweichung von ihrem Mittelwert bestimmt. Deren Mittelwert wird als Gewicht der Katze gespeichert. Bei diesem Verfahren ergeben sich zwischen zwei Messungen nur selten unerklärliche,​ das heißt wahrscheinlich auf Messfehlern beruhende Abweichungen. Die Waage tariert sich automatisch,​ wenn eine Abweichung von +/- 1 Gramm von Null über- bzw. unterschritten wird. Wenn eine Katze die Waage (bzw. das Klo) betritt, hat sie drei Minuten Zeit, ihr Geschäft zu erledigen. Die Sensordaten driften über einen längeren Zeitraum, über die Zeit von drei Minuten aber nur minimal. Daraus ergibt sich eine Genauigkeit von ca. +/- 1,25 Gramm. Problematisch ist allerdings, dass die Katzen nicht absolut still sitzen. Um die besten Messwerte zu finden, werden aus bis zu etwa 1650 Einzelmessungen die 50 aufeinanderfolgenden Messwerte mit der geringsten Standardabweichung von ihrem Mittelwert bestimmt. Deren Mittelwert wird als Gewicht der Katze gespeichert. Bei diesem Verfahren ergeben sich zwischen zwei Messungen nur selten unerklärliche,​ das heißt wahrscheinlich auf Messfehlern beruhende Abweichungen.
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-===== Links zu ähnlichen ​Projekten =====+===== Links zu inspirierenden ​Projekten =====
   * https://​www.euse.de/​wp/​blog/​2014/​04/​durchbruch-bienenwaage/​   * https://​www.euse.de/​wp/​blog/​2014/​04/​durchbruch-bienenwaage/​
   * http://​www.imkerei-hilgertshausen.de/​Verkabelt/​Doku/​Waage/​index.html   * http://​www.imkerei-hilgertshausen.de/​Verkabelt/​Doku/​Waage/​index.html
iot/vollautomatische_katzenwaage.1567926945.txt.gz · Zuletzt geändert: 08.09.2019 09:15 von Frickelpiet