啤酒追踪器开源硬件

描述

经过多次扭动手臂（我们不得不问），我工作的公司在休息室安装了几个 kegerators。有足够的空间容纳 4 个细条或两个普通大小的小桶。它们实际上是半个小桶，但大多数人只是称之为小桶。  

休息室也是我们培训设施的一部分。我们还拥有大量的用户组。作为一群极客，我们中的一些人开始想出如何跟踪啤酒消费的想法。有很多想法被抛出，但我是那个采取行动的人。所以这是第一个啤酒追踪器。不确定这是否是最好的主意，但我决定建立一对，看看哪个效果更好。

我有一些限制：

- 我需要能够扩展这个项目以同时容纳多达 4 个不同的小桶。

- 让大部分（如果不是全部）部件远离潮湿区域

- 有一个最小的高度增加。不能有任何扭结的啤酒线。会有私刑。

经过一些研究，我发现大多数数字秤都使用某种形式的称重传感器。很多人将这些东西称为应变计。惠斯通电桥的基本电路是：

 

如果 R2 扰乱桥，V 将改变。

 

这个想法是你在顶部和底部放置一个激励电压，并测量中心的电压。当一切都处于平衡状态时，检测电压为 0V。如果任何电阻发生变化，那么中心的电压就会发生变化。我们可以对其进行衡量并将其转化为有用的东西。

1. 给自己买一个便宜的电子秤。我在 Fry's electronics 找到了这个，售价大约 10 美元：

 

尺寸正好适合细长的小桶。

 

事实证明，这种秤非常适合细长型小桶。  

 

 

2.打开秤。有几个螺丝，底部卡上了。卸下螺丝后，我使用了手机工具套件中的几个撬杆。这些东西可能有点棘手，因为它们真的不是要拆开的。慢慢来，正如我最喜欢的厨师所说：“你的耐心会得到回报”。

 

 

从底部取下盖子后，您可以看到所有电子设备和称重传感器。  

 

 

请注意，有 3 根电线从称重传感器引出。这些表明它们中的每一个都是称为“半桥”称重传感器的称重传感器。每一个组成一半和一个正常的电桥电路。我们有四个要处理。如果您将它们连接在右侧，它们将形成一座完整的桥梁。一旦我们有了它，我们就可以在桥上施加电压并测量变化。

这是原理图（来自 SparkFun）： 

幸运的是，SparkFun 已经通过这个 Load Combinator 为我们解决了这个问题。

 

 

3. 取出所有电子元件，留下称重传感器。那里有几个整洁的部分，您也许可以重复使用。现在只需将称重传感器读数、白色和黑色电线与负载组合器上的相应位置相匹配。LR = 右下，LL = 左下，UR = 右上，UL = 左上。

电线真的很小，我很难确保将它们焊接好并且不会将它们撕裂。慢慢来，耐心等待。  

4.我很想在这个板子上使用RJ45模块，但是我的秤太短了。

 

 

所以我切断了预接线以太网电缆的末端。只需将它们的引脚 1-8 连接到适当的孔中即可。当你完成后，你应该有这样的东西：

 

 

5. 如果您单独购买了 RJ45 模块（就像我一样），请将这些部件放在一起。将模块安装在面包板上并获得电压表。此时，您应该能够测试您的工作。如果您在引脚 7 和 8 之间施加电压，并将仪表设置为引脚 4 和 5 上最敏感的设置，那么踩在刻度上应该会产生电压变化。变化不会很大，但可以衡量。如果你得到负电压，只需调换电线即可。

6. 现在我们需要将该电压放大到某个可用范围。执行此操作的标准方法是使用仪器放大。这些东西太棒了。他们可以很容易地接受一个小的电压变化，并以非常小的噪声将其放大 10、100 甚至 10000 倍，具体取决于分立器件。其中之一的基本电路如下所示：

 

 

那里有许多流行的。我选择 INA114。它比非常流行的 AD620 更贵。我发现它更容易使用，而且 AD620 真的很喜欢有一个用于负电源的次级电源轨。由于我们实际上只使用单个正电源，因此 INA114 很容易以这种方式设置。如果您真的想要更便宜的芯片，请选择 AD623。它做同样的事情，但设计用于使用单个正电压电源。

您必须做的主要事情之一是设置放大器的增益。这是通过在引脚 1 和 8 之间插入一个电阻器来实现的。数据表上有一张图表，其中提供了许多电阻值和倍增系数的示例。

我选择了 1500 的倍增系数，这需要一个 33 欧姆的电阻。

一旦你连接了仪表放大器，你应该能够测量到一点电压变化。似乎所有放大器都有兼容的引出线，所以在引脚 6 和地线上放一个电压表。您可能会在什么都不做的情况下获得电压。我知道我做到了。我有 0.62 伏没有连接。还没有弄清楚该怎么做。  

然后连接 RJ45 引脚，踏上秤，注意这次电压确实移动了。确保将电压表设置得足够高以处理 Vmax。

7. 接下来是模拟到数字部分。我使用了 Adafruit 的 ADS1115。这是一件非常敏感的事情，远远超出了这个项目的需要。但是，它确实有一些我利用的不错的功能。  

我将 INA114 的引脚 6 馈入 ADS1115 的 A0 引脚。将 ADDR0 引脚接地，为 I2C 使用 0x48 地址。将 SDA、SCL、VDD 和 GND 连接到各自的位置。我还将 ALRT 引脚连接到 GPIO27，这样我就不必轮询芯片了。当一个值准备好被读取时，该行改变状态。

为了测试 ADS1115，我放入了一个简单的电位器并将引脚 A0 从清扫器上取下。它允许我在连接所有东西之前在不同级别玩设置。

 

 

此时是开始编码的时候了。  

该程序遵循标准模式：

- 初始化 GPIO 和 I2C 控制器

- 设置 ADS1115

- 显示初始屏幕

- 读取数据。

8.校准时间。我在秤上放了一个已知的重量，在 A0 线上得到了很好的运动。注意与重量一起出现的数字。减轻重量并注意剩下的重量。以下是我得出的计算结果：

 

 

似乎我得到大约 0.2 盎司/刻度。这是疯狂的准确性。我知道标准量表不会报告到那个级别。  

这个通过有一些问题。  

- 我相信我太敏感了。

- 我期待非常线性的变化，我不相信我在这里有。我没有足够的已知权重来获取一组正确的数据。

最后的想法：

弄清楚我大学以来从未想过的事情很有趣。使用 4 个可能的模拟通道，我将跟踪所有的小桶。