Ce capteur de pesage de 20 kg est une cellule à poutre de flexion en aluminium : une barre que l’on fixe par une extrémité et dont l’autre extrémité se déforme de quelques millièmes de millimètre sous la charge. Quatre jauges de contrainte collées sur le corps, montées en pont de Wheatstone, transforment cette déformation en une tension proportionnelle au poids, que l’on lit avec un convertisseur HX711.
C’est la capacité que l’on choisit pour les charges réelles : sacs de farine ou de ciment, bidons de liquide, cartons de livraison, trémies de dosage, contrôle de remplissage. Elle sert aussi de point d’appui dans les plateformes à plusieurs cellules, où chaque coin de la plateforme porte son capteur.
Caractéristiques techniques
| Capacité nominale | 20 kg (pleine échelle utile) |
|---|---|
| Type | poutre de flexion à une extrémité fixe, quatre jauges de contrainte en pont de Wheatstone |
| Matière | aluminium usiné, zone de jauges protégée par un mastic blanc |
| Sortie nominale | 1,0 ± 0,15 mV/V, soit environ 5 mV à pleine charge sous 5 V d’excitation |
| Tension d’excitation | 5 V recommandé (10 V maximum) |
| Impédance | entrée (excitation) de l’ordre de 1100 ohms, sortie (signal) de l’ordre de 1000 ohms |
| Non-linéarité et hystérésis | de l’ordre de 0,03 % de la pleine échelle |
| Fluage | de l’ordre de 0,05 % de la pleine échelle sur cinq minutes |
| Surcharge | 120 % admissible sans dommage (24 kg), 150 % en limite de rupture (30 kg) |
| Dimensions du corps | environ 80 × 12,7 × 12,7 mm, masse d’environ 28 g |
| Fixation | trous taraudés sur les parties épaisses, deux à chaque extrémité |
| Câble | quatre conducteurs souples (rouge, noir, blanc, vert) d’environ 20 cm, extrémités dénudées |
| Température de service | −20 à 65 °C |
| Contenu du lot | le capteur seul avec son câble : ni plateau, ni platine, ni vis |
Les cotes et la masse sont données à titre indicatif : la mesure qui compte est celle de votre montage, à relever au pied à coulisse avant de percer la platine. Le diamètre du filetage des trous varie selon les lots : contrôlez-le en essayant une vis avant d’usiner, une vis M3 servira au mieux pour l’électronique et les platines légères.
Ce que change la capacité de 20 kg
La sensibilité annoncée, 1 mV/V, est la même pour toute la famille. Ce qui change avec la capacité, c’est la résolution utile : le convertisseur lit une fraction identique de la pleine échelle, donc plus la cellule peut porter lourd, plus le plus petit poids discernable est grand. Sur une cellule de 20 kg, un HX711 moyenné tient la lecture stable à quelques grammes, ce qui est bien suffisant pour peser des sacs ou des bidons, mais insuffisant pour doser des épices.
- pour peser jusqu’à 2 kg avec finesse, une capacité plus faible est préférable : voir les modèles 1 kg, 5 kg et 10 kg ;
- pour peser entre 10 et 20 kg, ou pour encaisser des dépôts brusques sur une plateforme, cette cellule de 20 kg est le bon choix ;
- au-delà, il faut répartir la charge sur plusieurs cellules de même capacité, montées en parallèle fil de même couleur avec fil de même couleur.
Un capteur de 20 kg fait environ 28 g : c’est une pièce fragile. Un choc, une chute ou une marche dessus suffisent à dépasser la limite de rupture et à dérégler définitivement les jauges. Elle se fixe, elle ne se pose pas.
Monter la cellule sans fausser la mesure
C’est ici que les balances ratées se décident. Une barre bridée des deux côtés sur la même platine ne peut plus fléchir : l’affichage reste figé, quelle que soit la charge.
- une extrémité par élément : le bâti prend un bout, la plateforme de pesée prend l’autre, en forme de Z ;
- intercalez des entretoises ou des rondelles épaisses entre le capteur et chaque platine : posée à plat contre le support, la barre est en butée ;
- deux vis par extrémité, dans les trous les plus proches du bord, serrées normalement ;
- appliquez la charge vers le bas, dans l’axe de la pesanteur, toujours au même endroit de la plateforme : une charge en biais ou en porte-à-faux fausse la lecture ;
- laissez une boucle de détente au câble : un fil tendu tire sur la barre et décale le zéro ;
- pour une grande plateforme à quatre appuis, chaque coin porte une cellule de 20 kg et les quatre câbles se raccordent en parallèle avant un seul convertisseur ; la charge se répartit alors sur l’ensemble.
Branchement : identifier les quatre fils
Le câble porte deux conducteurs d’excitation du pont (E+ et E−) et deux conducteurs de signal (A+ et A−). Sur cette famille de capteurs, le code le plus courant est rouge = E+, noir = E−, vert = A+, blanc = A−, mais il a déjà varié d’un lot à l’autre : le multimètre tranche en dix secondes, capteur posé à plat et non chargé.
| Fil rouge et fil noir | environ 1100 ohms lus entre eux : c’est la paire d’excitation |
|---|---|
| Fil vert et fil blanc | environ 1000 ohms lus entre eux : c’est la paire de signal |
| Autres couleurs | se fier à la mesure et non au code de couleurs |
Inverser A+ et A− ne détruit rien : la mesure devient simplement négative. Ne jamais appuyer sur le mastic blanc qui recouvre les jauges, ne jamais raccourcir ni ressouder les fils du capteur. Pour rejoindre le convertisseur, les fils de prototypage mâle-femelle suffisent.
Mini-projet : une plateforme de dosage à cible
Le montage lit le poids en continu, remet le zéro au départ et signale lorsque la cible de remplissage est atteinte : c’est la base d’une trémie ou d’un contrôle de remplissage de bidon.
Matériel
- le capteur de pesage 20 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 ;
- une platine rigide : bois massif ou acier, jamais du plastique souple, qui se déforme sous la charge.
Câblage
| Capteur | HX711 |
|---|---|
| rouge (E+) | E+ |
| noir (E−) | E− |
| vert (A+) | A+ |
| blanc (A−) | A− |
| HX711 | Arduino Uno |
| VCC | 5V |
| GND | GND |
| DT | broche 2 |
| SCK | broche 3 |
Programme
/*
* Plateforme de dosage 20 kg : capteur de pesage a barre et convertisseur HX711
* Carte : Arduino Uno R3
* Bibliotheque : HX711 (gestionnaire de bibliotheques de l IDE Arduino)
*
* Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
*/
#include "HX711.h"
const byte PIN_DT = 2; // sortie donnees du HX711
const byte PIN_SCK = 3; // horloge du HX711
// Facteur d'etalonnage : ordre de grandeur pour un capteur 20 kg,
// a ajuster une fois pour toutes avec une masse connue.
float facteur = 2280.0;
// Poids cible du remplissage, en grammes.
const float CIBLE = 5000.0;
HX711 balance;
bool cibleSignalee = false;
void setup() {
Serial.begin(9600);
balance.begin(PIN_DT, PIN_SCK);
balance.set_scale(facteur);
delay(2000); // le module se stabilise apres la mise sous tension
balance.tare(); // plateforme en place et vide
Serial.println("Plateforme prete. Posez la charge.");
}
void loop() {
float poids = balance.get_units(10); // moyenne de dix mesures, en grammes
Serial.print("Poids : ");
Serial.print(poids, 1);
Serial.println(" g");
if (poids >= CIBLE && cibleSignalee == false) {
cibleSignalee = true;
Serial.println("Cible atteinte : coupez le remplissage.");
}
delay(300); // environ trois lectures par seconde
}
Ouvrez le moniteur série à 9600 bauds. Le chiffre après la virgule bouge de quelques grammes : c’est le comportement normal d’une cellule de cette classe, aucune moyenne ne fera descendre ce plancher. Pour une lecture sans ordinateur, un afficheur LCD 1602 en I2C se branche sur deux broches et affiche le poids en face de la machine.
Étalonner avec une masse adaptée à la capacité
Le facteur d’étalonnage n’est pas une constante du capteur : il dépend de votre exemplaire, du montage et du bras de levier. La méthode reste la même, mais la masse de contrôle doit être choisie en proportion de la capacité, sinon l’erreur relative sur la mesure d’étalonnage devient grande.
- plateforme vide et en place, appelez
tare(): l’affichage revient à zéro ; - posez une masse connue et déjà pesée ailleurs, de plusieurs kilos pour une cellule de 20 kg ;
- corrigez le facteur : nouveau facteur = ancien facteur multiplié par la masse réelle, divisé par la masse affichée ;
- recommencez avec une seconde masse, proche de la charge d’usage, et vérifiez que l’écart reste de l’ordre de quelques grammes.
Si la lecture est instable, cherchez d’abord un défaut mécanique : plateforme qui frotte contre le bâti, vis desserrée sur l’extrémité libre, capteur monté de travers. Une cellule mal fixée donne un bruit de plusieurs dizaines de grammes qu’aucune moyenne ne corrigera.
Questions fréquentes
Puis-je peser 25 kg avec ce capteur ?
La mesure n’est juste que jusqu’à 20 kg. Entre 20 et 24 kg la cellule résiste encore sans dommage, mais la valeur affichée sort de la zone linéaire et n’a plus de sens. Au-delà de 30 kg, les jauges se déforment de façon permanente : le capteur devient faux puis inutilisable. Pour peser plus lourd, on change de capacité ou on répartit la charge sur plusieurs cellules de même capacité.
Pourquoi la précision est-elle moins bonne que sur un capteur 1 kg ?
Parce que la sensibilité est la même pour toute la famille : ce que l’on gagne en charge admissible, on le perd en finesse. Une cellule de 20 kg reste juste à quelques grammes, une cellule de 1 kg au gramme. Choisissez la capacité la plus basse qui couvre votre charge maximale.
Peut-on brancher quatre capteurs sur un seul HX711 ?
Oui, à condition qu’ils soient de même capacité : les quatre câbles se raccordent en parallèle, fil de même couleur avec fil de même couleur, et la sortie commune entre dans un seul convertisseur. En revanche un HX711 n’a qu’une entrée de mesure, on ne peut donc pas y brancher deux capteurs de capacités différentes pour obtenir deux pesées distinctes.
Le capteur 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 forme de S est plus adaptée.
Peut-on le laver ou l’utiliser dehors ?
Non. Le mastic qui protège les jauges n’assure pas l’étanchéité et l’aluminium nu s’oxyde : c’est un capteur d’intérieur, à l’abri des projections et de l’humidité. Si la machine doit être nettoyée au jet, prévoyez un carter ou choisissez une cellule inox étanche, d’un tout autre budget.
La valeur dérive lentement pendant la journée.
Une dérive lente vient presque toujours de la température ou d’un montage qui travaille. Laissez la cellule monter en température quelques minutes avant l’étalonnage, refaites une remise à zéro avant chaque série de mesures, et vérifiez qu’aucune vis ne s’est détendue sous la plateforme.
À combiner avec
Le montage complet se compose au minimum du convertisseur HX711 qui amplifie le signal, de la carte Arduino Uno R3 qui le traite, et de la plaque d’essai avec les fils de prototypage pour les liaisons : tout est lié plus haut. Pour compléter la machine :
- un afficheur LCD 1602 en I2C, pour lire le poids sans ordinateur ;
- le capteur de pesage poids 1-20kg, la fiche d’ensemble de la série lorsque la capacité n’est pas encore arrêtée ;
- les capacités voisines 10 kg, 5 kg et 1 kg, interchangeables sur le même montage et le même programme, toutes liées dans la section consacrée au choix de la capacité ;
- les vis M3 avec écrous, pour fixer le convertisseur et les platines légères de l’électronique.
Choisissez la capacité en fonction du poids le plus lourd à peser, jamais l’inverse : une cellule trop juste se déforme au premier dépôt brusque, et une cellule trop large fait perdre la finesse de lecture.
