Capteur 10kg

Ce capteur de pesage de 10 kg est une cellule à poutre de flexion en aluminium : une barre métallique que l’on fixe par une extrémité et qui se déforme de quelques millièmes de millimètre sous la charge appliquée à l’autre extrémité. La déformation est convertie en une tension proportionnelle au poids, que l’on lit avec un convertisseur HX711 et une carte Arduino.

C’est la cellule utilisée dans les balances de cuisine, les pèse-colis, les trémies de dosage et les systèmes de contrôle de remplissage. Elle se monte aussi bien sur un châssis en bois que sur une platine en acier, et se prête au pesage statique comme à la détection de présence d’un objet ou d’une variation de poids.

Caractéristiques techniques

Les cotes du corps et le poids de la pièce (environ 27 g) sont donnés à titre indicatif : la mesure mécanique qui compte est celle de votre montage, à relever au pied à coulisse avant de percer la platine.

Comment le capteur transforme un poids en tension

Quatre jauges de contrainte sont collées sur le corps de la poutre, deux en zone d’extension et deux en zone de compression. Sous la charge, deux jauges s’allongent et leur résistance augmente, les deux autres se compriment et leur résistance diminue. Montées en pont de Wheatstone, ces quatre variations s’additionnent et produisent une tension différentielle faible, de l’ordre de quelques millivolts pour la pleine échelle.

Deux conséquences pratiques découlent de ce principe : la charge doit être appliquée dans l’axe de la pesanteur, sinon seule sa composante verticale est mesurée ; et la tension de sortie est trop faible pour être lue directement par un microcontrôleur, d’où la nécessité du convertisseur.

Branchement : identifier les quatre fils

Le câble porte quatre conducteurs : deux pour l’excitation du pont (E+ et E-), deux pour le signal (A+ et A-). Sur cette famille de capteurs, le code de couleurs le plus courant est rouge = E+, noir = E-, vert = A+, blanc = A-. Il peut varier d’un lot à l’autre : le contrôle qui tranche se fait au multimètre, capteur posé à plat et non chargé.

• mesurez la résistance entre le fil rouge et le fil noir : si vous lisez environ 1115 ohms, c’est bien la paire d’excitation ;
• mesurez ensuite entre le vert et le blanc : environ 1000 ohms, c’est la paire de signal ;
• si la paire d’excitation se retrouve avec d’autres couleurs, fiez-vous à la mesure, pas au code de couleurs.

Inverser A+ et A- ne détruit rien : la mesure devient simplement négative. Si votre balance affiche un poids négatif après montage, permutez ces deux fils ou inversez le signe du résultat dans le programme.

Deux points de vigilance : ne jamais appuyer sur le mastic blanc qui recouvre les jauges, et ne jamais raccourcir ni souder les fils du capteur. Pour aller du capteur au convertisseur, des fils de prototypage male femelle suffisent.

Mini-projet : une balance qui affiche le poids en grammes

Matériel

• le capteur de pesage 10 kg décrit sur cette fiche ;
• un convertisseur HX711, qui amplifie et numérise les quelques millivolts du pont ;
• une carte Arduino Uno R3 ;
• une plaque d’essai 830 points pour les liaisons ;
• un support mécanique : une platine fixée par les deux trous d’une extrémité, la seconde extrémité restant libre et portant le plateau.

Câblage

Le HX711 se pose sur la plaque d’essai, à côté de la carte. Gardez les fils du capteur aussi courts que possible : le câble d’origine est déjà proche de la limite acceptable pour un signal de cet ordre.

Programme

// Balance numerique : capteur de pesage 10 kg + convertisseur HX711
// Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com

#include "HX711.h"   // bibliotheque HX711 (bogde), a installer depuis le gestionnaire de bibliotheques

const int BROCHE_DT  = 3;   // sortie donnees du HX711
const int BROCHE_SCK = 2;   // horloge du HX711

HX711 balance;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  balance.begin(BROCHE_DT, BROCHE_SCK);
  balance.set_scale(2280.0);  // facteur d'etalonnage : voir la section suivante
  balance.tare();             // remet le zero, plateau vide
  Serial.println("Balance prete, posez un objet sur le plateau");
}

void loop() {
  Serial.print("Poids : ");
  Serial.print(balance.get_units(10), 1);  // moyenne de 10 mesures
  Serial.println(" g");
  delay(500);
}

Ouvrez le moniteur série à 9600 bauds. Posez un objet, lisez la valeur ; le chiffre après la virgule bouge de quelques grammes, c’est normal sur une cellule de cette classe.

Étalonner et contrôler la mesure

Le facteur d’étalonnage n’est pas une constante du capteur : il dépend du montage, de la longueur du bras de levier et de la position du plateau. La méthode qui donne un résultat juste en dix minutes :

• laissez le plateau vide, appelez tare() : la balance affiche zéro ;
• posez une masse connue, par exemple 1 kg de sucre ou un poids de balance de cuisine ;
• notez la valeur affichée, puis corrigez le facteur : nouveau facteur = ancien facteur multiplie par poids reel, divise par poids affiche ;
• répétez avec une seconde masse, plus proche de la capacité, et vérifiez que l’écart reste sous quelques grammes.

Si la lecture est instable, cherchez d’abord un défaut mécanique : plateau qui frotte, vis desserrée sur l’extrémité libre, capteur monté de travers. Une cellule mal fixée donne un bruit de plusieurs dizaines de grammes, aucune moyenne ne le corrigera.

Questions fréquentes

Peut-on peser plus de 10 kg avec ce capteur ?

Non. Au-delà de 150 % de la capacité nominale, les jauges se déforment de façon permanente et le capteur devient faux puis inutilisable. Pour peser plus lourd, on change de capacité ou on répartit la charge sur plusieurs cellules montées en parallèle, ce qui suppose un câblage et un étalonnage spécifiques.

Combien de capteurs peut-on brancher sur un seul HX711 ?

Un HX711 n’a qu’une entrée de mesure : une cellule par convertisseur. Pour une balance à plusieurs cellules, prévoyez un convertisseur par cellule et additionnez les mesures dans le programme.

Le capteur peut-il fonctionner sous 3,3 V ?

L’excitation se situe entre 5 et 10 V, et c’est à 5 V que la sortie annoncée est garantie. Un montage en 3,3 V est possible en théorie mais réduit le signal ; dans ce cas, alimentez le convertisseur en 5 V et adaptez seulement le niveau logique de la ligne de données.

Peut-il mesurer une force de traction ?

Le pont réagit aux deux sens de déformation, mais le corps et les perçages sont conçus pour une charge appliquée dans l’axe vertical, en appui ou en suspension. Pour une traction répétée et guidée, une cellule en S est plus adaptée.

Que faire si la valeur dérive lentement ?

Une dérive lente vient le plus souvent de la température ou du montage qui travaille. Laissez la cellule monter en température quelques minutes avant l’étalonnage, et refaites un tare() avant chaque série de mesures.

À combiner avec

Le montage complet se compose de trois éléments au minimum : le convertisseur HX711 qui amplifie le signal, la carte Arduino Uno R3 qui le traite, la plaque d’essai et les fils de prototypage pour les liaisons — tous liés plus haut. Voici ce qui complète la balance :

• un afficheur LCD 1602 en I2C, pour lire le poids sans ordinateur, sur deux broches seulement ;
• un capteur 1 kg, pour les dosages fins et la détection de présence ;
• un capteur 5 kg, pour les petits colis et les balances de cuisine ;
• un capteur 20 kg, pour les sacs, les bidons et les trémies.

Choisissez la capacité en fonction du poids le plus lourd à peser, jamais l’inverse. Une cellule de 10 kg reste utilisable pour peser 200 g, mais avec une résolution plus grossière en proportion de sa capacité.