Mesure du poids en utilisant le capteur HX711 et la carte ESP32

ESP32 03-12-24

27 0

Plan du Tutoriel :

1- Le capteur de poids HX711

2- Comment envoyer le poids mesuré par HX711 au Samrtphone ?

3- Matériel requis

4- Schéma de connexion du système

5- Programmer la carte ESP32

6- Développer l'application mobile avec MIT App Inventor

Le capteur de poids HX711

Le capteur de poids HX711 est un module électronique principalement utilisé pour mesurer des forces ou des poids en combinaison avec des cellules de charge (ou capteurs de pesage). Très prisé dans les projets d'électronique et de prototypage, notamment avec les microcontrôleurs comme l'Arduino ou l'ESP32, il est souvent employé pour créer des balances électroniques de précision.

Caractéristiques principales

1- Amplificateur de signal : Le HX711 intègre un amplificateur à haute précision et faible bruit, conçu pour amplifier les signaux de faibles amplitudes provenant des cellules de charge.

2- Convertisseur analogique-numérique (ADC) : Il convertit les signaux analogiques en valeurs numériques. L'ADC du HX711 est un convertisseur 24 bits, ce qui permet d'obtenir une résolution élevée dans les mesures.

3- Connectivité facile : Il se connecte facilement aux microcontrôleurs via une interface numérique simple à deux fils (DT et SCK), facilitant la communication pour lire les données de poids.

4- Faible consommation d'énergie : Le HX711 est conçu pour consommer peu d'énergie, ce qui le rend approprié pour les dispositifs alimentés par batterie.

Principe de fonctionnement

1- Connexion aux cellules de charge : Le capteur HX711 est conçu pour fonctionner avec des cellules de charge de type pont de Wheatstone (habituellement de 4 fils). Ce pont divise la charge en une résistance variable, convertissant ainsi la force appliquée en une différence de tension très faible.

2- Amplification et conversion : Le signal de faible amplitude est amplifié (jusqu’à 128 fois selon la configuration) puis converti en données numériques par le HX711.

3- Lecture via un microcontrôleur : Les microcontrôleurs lisent les données via une interface séquentielle simple en interprétant les impulsions générées par les broches DT (Data) et SCK (Clock).

Avantages et applications

Précision élevée : Grâce à son convertisseur 24 bits, le HX711 peut détecter des variations de poids infimes.

Faible coût : Il est très abordable pour sa précision et ses performances, ce qui en fait un choix populaire pour les balances électroniques de cuisine, les pèse-personnes, et d'autres applications de mesure de poids.

Applications diverses : Il est souvent utilisé dans les projets de robotique, d’agriculture (pour peser les aliments ou les récoltes), les systèmes industriels de pesage, et les applications de santé (balances médicales).

Le HX711 reste donc un choix fiable pour des projets nécessitant une mesure de poids précise et économique.

Comment envoyer le poids mesuré par HX711 au Samrtphone ?

Voici une description détaillée du processus pour envoyer le poids mesuré par le HX711 à un smartphone via Bluetooth, en utilisant une carte ESP32.

1- HX711 : C’est un module convertisseur analogique-numérique spécialement conçu pour lire les données de capteurs de poids (cellules de charge).

2- ESP32 : Une carte de microcontrôleur puissante avec connectivité Wi-Fi et Bluetooth intégrée, utilisée pour traiter les données et transmettre le poids via Bluetooth.

3- Bluetooth : Le protocole utilisé pour transmettre les données sans fil au smartphone.

4- Smartphone : Reçoit les données via une application Bluetooth, qui les affiche en temps réel.

Matériel requis

ESP32 :

ESP32 card

La carte ESP32 est la carte de développement principale utilisée pour recevoir le poids mesurés par le capteur HX711 et l'envoyer au Smartphone via Bluetooth.

Capteur de poids (cellule de charge)

Un capteur de poids est un dispositif utilisé pour mesurer la force de gravité exercée sur un objet.

Module HX711

Ce module est utilisé pour l'amplification et la conversion du signal de la cellule de charge

Breadboard (Plaque d'essai) :

plaque d'essai

Une breadboard est utile pour créer un circuit temporaire et connecter facilement les composants entre eux.

Fils de connexion :

Fils de connexion

Des fils de connexion sont nécessaires pour relier les différents composants ensemble, tels que la connexion entre la carte ESP32 et le module HX711.

Smartphone :

On va utiliser le Smartphone pour mesurer et afficher le poids.

Schéma de connexion du système

On connecte :

- la broche VCC du module hx711 à la broche 3.3V de ESP32

- la broche GND du module hx711 à la broche GND de ESP32

- la broche DT du module hx711 à la broche D5 de ESP32

- la broche SCK du module hx711 à la broche D4 de ESP32

- la broche E+ du module hx711 au fil rouge du capteur du poids

- la broche E- du module hx711 au fil noir du capteur du poids

- la broche A- du module hx711 au fil blanc du capteur du poids

- la broche A+ du module hx711 au fil vert du capteur du poids

Programmer la carte ESP32

Voici le programme nécessaires pour connecter la carte ESP32 au smartphone et envoyer la valeur du poids mesuré par le module HX711 au smartphone.

1- Importer ces bibliothèques :ble_uart_peripheral.py et ble_advertising.py.

2- Utiliser le Firmware suivant : esp32-20210902-v1.17.bin.

3- écrire le code suivant :

from esp_ble_uart import *
import time

from machine import freq
#freq(160000000)

from hx711 import HX711

driver = HX711(d_out=5, pd_sck=4)

nom = 'ESP32-ble-uart-gcworks'
UUID_UART = '6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
UUID_TX = '6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
UUID_RX = '6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
val_rx = "12"

uart = Bleuart(nom, UUID_UART, UUID_TX, UUID_RX)
uart.close()

def rcp_rx():
    global val_rx
    if uart.any():
        while uart.any():
          val_rx = uart.read().decode().strip()
          print('sur rx: ', val_rx)               

def env_tx(val_tx):
    uart.write(str(val_tx) + '\n')
    print("tx", val_tx)

while True:
    uart.irq(handler=rcp_rx)
    print((driver.read()-183200)/238)
    env_tx(round(((driver.read()-183200)/238)+15))       # le poids mesure a envoyer au Smartphone
    time.sleep_ms(1000)
driver.power_off()

from esp_ble_uart import *

import time

from machine import freq

#freq(160000000)

from hx711 import HX711

driver = HX711(d_out=5, pd_sck=4)

nom = 'ESP32-ble-uart-gcworks'

UUID_UART = '6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'

UUID_TX = '6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'

UUID_RX = '6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'

val_rx = "12"

uart = Bleuart(nom, UUID_UART, UUID_TX, UUID_RX)

uart.close()

def rcp_rx():

global val_rx

if uart.any():

while uart.any():

val_rx = uart.read().decode().strip()

print('sur rx: ', val_rx)

def env_tx(val_tx):

uart.write(str(val_tx) + '\n')

print("tx", val_tx)

while True:

uart.irq(handler=rcp_rx)

print((driver.read()-183200)/238)

env_tx(round(((driver.read()-183200)/238)+15)) # le poids mesure a envoyer au Smartphone

time.sleep_ms(1000)

driver.power_off()

Avant de mesurer des poids précis, vous devez calibrer la balance pour déterminer le facteur d'échelle de votre cellule de charge.

Placez un poids connu sur la cellule et ajustez le facteur d'échelle dans le code (scale.set_scale();) pour correspondre à la valeur affichée.

Développer une application mobile avec MIT App Inventor

Étape 1 : Interface utilisateur

Allez sur MIT App Inventor.

Créez un projet et ajoutez les éléments suivants :

- BluetoothClient : Trouvez-le dans Connectivity (ne pas placer dans l'interface, c'est un composant invisible).

- ListPicker pour sélectionner le périphérique Bluetooth.

- Label pour afficher le poids mesuré reçu par la carte ESP32.

Étape 2 : Programmation des blocs

2- Utilisez les composants Bluetooth du designer pour configurer la communication avec l'ESP32.

extensions_bluetooth

- L'extension "BluetoothLE1" fait en effet référence à une extension spécifique pour MIT App Inventor qui permet de gérer la communication Bluetooth Low Energy (BLE) dans vos applications mobiles. Cette extension facilite l'interaction entre votre application App Inventor et les périphériques BLE, tels que les capteurs, les appareils de suivi, les dispositifs portables, etc.

- L'extension "BluetoothClient1" dans MIT App Inventor vous permet de créer des applications mobiles qui peuvent se connecter à des dispositifs Bluetooth, comme des modules Bluetooth série (par exemple, HC-06) connectés à des microcontrôleurs, des appareils Bluetooth audio, etc. Cette extension facilite la communication avec ces dispositifs en utilisant des connexions Bluetooth série.

3- À partir d'Android 12, les autorisations Bluetooth ont été renforcées pour améliorer la sécurité et la protection des données des utilisateurs. C'est pour cela on doit déclarer les autorisations dont votre application a besoin dans le fichier AndroidManifest.xml. Pour Bluetooth, vous devrez inclure les autorisations ACCESS_FINE_LOCATION, BLUETOOTH_SCAN, et éventuellement BLUETOOTH_CONNECT, en fonction des fonctionnalités que vous utilisez.