Timbangan digital menggunakan sensor load cell dan modul HX711

Articel in english

Artikel kali ini akan membahas sistem pengukuran sederhana yang merupakan salah satu tugas kuliah Instrumentasi yaitu timbangan digital. Sistem pengukuran massa benda ini menggunakan sensor load cell, modul HX711 dan Labview sebagai penampil. Berikut ini adalah perangkat keras dari sistem:

Gambar 1. Perangkat Keras dari Timbangan Digital

Sensor yang digunakan adalah load cell 2 kg dan sebagai penguat dari keluaran sensor load cell digunakan modul HX711 yang merupakan modul penguat tegangan dan ADC (Analog to Digital Converter). Sebagai pengolah data, digunakan Arduino dan untuk menampilkan informasi nilai pengukuran digunakan LabView. Berikut ini adalah block diagram sistem:

Gambar 2. Block Diagram Timbangan Digital

Penjelasan dari tiap block adalah sbb:

1. Load cell yang merupakan sensor transduser berat dapat merubah tekanan (force) menjadi sinyal listrik. Terdapat tiga cara load cell mengubah nilai tekanan(force) yang diterima menjadi nilai pengukuran, yaitu hidraulic load cell, pneumatic load cell dan strain gauge load cell. Pada sistem timbangan digital ini digunakan strain gauge load cell. Keluaran dari sensor ini berupa tegangan dalam orde mV yang terbaca terhadap perubahan nilai resistansi yang merepretasikan berat benda.
2. Modul HX711 adalah modul yang memudahkan kita membaca load cell dalam pengukuran berat. Modul ini berfungsi untuk menguatkan sinyal keluaran dari sensor dan mengonversi data analog menjadi data digital. Dengan menghubungkannya ke mikrokontroler, kita dapat membaca perubahan resistansi dari load cell. Setelah proses kalibrasi kita akan memperoleh pengukuran berat dengan keakuratan yang tinggi.
3. Arduino sebagai pengolah data akan membaca data output dari modul HX711. Karena output dari modul HX711 sudah dalam bentuk gram ini menyebabkan beban kerja arduino cukup ringan. Hasil pembacaan tadi selanjutnya dibulatkan dengan ketelitian 0,5 dan dikirim ke Labview.
4. Labview akan menerima data dari arduino dan akan menampilkan data tersebut pada monitor PC.

Si kecil modul HX711 ini menawarkan banyak kemudahan. Modul ini memiliki 3 nilai penguatan, yaitu gain 32, 64 dan 128. Namun untuk timbangan digital ini digunakan gain sebesar 128 yaitu dengan menghubungkan output sensor pada channel A modul. Modul ini menggunakan interface “two wire” yaitu clock dan data untuk berkomunikasi. Untuk memudahkan pembacaan data dari HX711, telah disediakan pula library yang dapat digunakan. Adapun kelebihan lainnya dari modul HX711 ini adalah struktur sederhana, mudah dalam penggunaan, hasil yang stabil dan reliable, memiliki sensitifitas tinggi, dan mampu mengukur perubahan dengan cepat. Untuk memperoleh informasi lebih lengkap mengenai modul HX711 silahkan lihat di sini.

Untuk interface, anda bisa saja memilih untuk menggunakan LCD yang dirakit satu paket dengan hardware timbangan digital. Namun pada sistem ini, saya menggunakan LabView untuk menampilkan hasil pengukuran sistem. Berikut ini adalah interface dari timbangan digital menggunakan labview:

Gambar 3. Interface sistem timbangan digital pada Labview

Berikut diagram blok VI yang saya gunakan:

Nah.. untuk melihat sistem secara keseluruhan, silahkan lihat video berikut ini:

Anda dapat mengunduh arduino code dan diagram labview pada link ini.
Semoga bermanfaat. :)

Referensi:

Putra, Agfianto Eko. 2015. Basic Sensor and Transducers. Materi Kuliah Instrumentasi. Yogyakarta.

https://learn.sparkfun.com/tutorials/getting-started-with-load-cells
https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf 
https://www.sparkfun.com/products/13230?_ga=1.24748345.2083688779.1444095746
https://learn.sparkfun.com/tutorials/load-cell-amplifier-hx711-breakout-hookup-guide