Bagaimana untuk menubuhkan dan menentukur sel beban dengan HX711?

Modul HX711 muncul sebagai asas dalam sistem berat badan moden, berfungsi sebagai sempadan berbahaya antara mikrokontroler dan sel beban -sensor asas dalam berat badan dan pengukuran daya.Artikel ini meneroka butiran HX711, yang menonjolkan operasi dwi-salurannya yang memenuhi satu atau dua sel beban, yang menawarkan fleksibiliti dalam konfigurasi.Ia mempengaruhi penukar analog-ke-digital 24-bit (ADC) dan penguat keuntungan yang boleh diprogramkan di atas kapal (PGA) untuk memastikan resolusi tinggi, output digital yang dikurangkan bunyi dari isyarat analog minimum.Penglibatan kaedah penentukuran yang tepat, termasuk pelarasan sifar dan berskala penuh, diserlahkan untuk memastikan ketepatan dalam pelbagai aplikasi dari skala perindustrian ke sistem dapur pintar.Artikel ini menerangkan kesan faktor persekitaran seperti suhu pada prestasi sel beban, memperincikan teknik pampasan yang meningkatkan kebolehpercayaan.Penyediaan sambungan, masalah tipikal yang dihadapi, dan kaedah penyelesaian masalah memberikan pandangan praktikal untuk mengoptimumkan fungsi dan ketahanan sistem berasaskan HX711.

Katalog

Apa itu HX711?

Rajah 1: HX711

HX711 adalah modul elektronik yang biasa digunakan untuk berinteraksi dengan sel beban, yang merupakan sensor yang mengukur berat atau daya.Ia mempunyai ADC 24-bit dan penguat bersepadu untuk menukar isyarat analog dari sel beban ke dalam output digital resolusi tinggi, menjamin pengukuran berat yang tepat.HX711 menyokong dua saluran, yang membolehkan sambungan ke satu atau dua sel beban dan memberikan fleksibiliti untuk konfigurasi sistem berat yang berbeza.Dioptimumkan untuk bunyi yang rendah, modul memastikan pengukuran berat tepat dengan meminimumkan gangguan.Ia berkomunikasi dengan mikrokontroler, seperti Arduino, melalui antara muka bersiri yang mudah, yang memerlukan hanya beberapa pin untuk penghantaran data.HX711 beroperasi pada kuasa rendah, menjadikannya sesuai untuk sistem berkuasa bateri.Penguat onboardnya mempunyai keuntungan laras, yang membolehkan penyesuaian berdasarkan kepekaan sel beban yang dilampirkan.

Isyarat analog kecil dari sel beban dikuatkan oleh penguat keuntungan boleh diprogramkan terbina dalam HX711 (PGA), biasanya ditetapkan kepada keuntungan 128 atau 64, bergantung kepada kekuatan isyarat output sensor.Isyarat yang diperkuatkan ini kemudian dimasukkan ke dalam penukar A/D 24-bit, mengubahnya menjadi isyarat digital ketepatan tinggi.Perisai yang betul dan asas garis isyarat diperlukan semasa proses ini untuk mengelakkan gangguan luaran.Setelah ditukar, isyarat digital dihantar ke mikrokontroler melalui antara muka siri HX711.Teknik penapisan digital seperti bergerak penapisan purata atau penapisan Kalman boleh digunakan untuk meningkatkan ketepatan pengukuran.Penentukuran melibatkan penentukuran sifar untuk menetapkan output sensor kepada sifar tanpa berat dan penentukuran skala penuh untuk menyesuaikan output untuk memadankan berat sebenar objek standard yang diketahui.

Sambungan HX711 dalam sel beban

Rajah 2: HX711 dalam sel beban

HX711 direka terutamanya untuk interfacing dengan sel beban dalam sistem berat.Dalam persediaan biasa, sel beban, yang biasanya dilengkapi dengan empat wayar -merah (pengujaan + atau vcc), hitam (pengujaan - atau GND), putih (isyarat +), dan hijau (isyarat -) - secara langsung dihubungkan denganHX711.Kabel merah dan hitam disambungkan ke E+ dan E-pin pada HX711 masing-masing, menyediakan voltan pengujaan yang diperlukan.Kabel putih dan hijau dilampirkan pada A+ dan A-pin HX711, yang mengendalikan output isyarat sel beban.

Untuk kuasa, HX711 memerlukan voltan bekalan biasanya antara 2.6 V dan 5.5 V. Modul mempunyai jam (SCK) dan data (DT) pin yang menyambung ke pin digital yang sepadan pada mikrokontroler, memudahkan komunikasi digital.Selepas semua sambungan fizikal dibuat, sistem mesti ditentukur dengan berat yang diketahui untuk memastikan ketepatan, menyesuaikan perisian mikrokontroler untuk menghubungkan output analog sel beban kepada nilai berat tertentu.Grounding yang betul dari HX711 ke tanah mikrokontroler, dan jika mungkin, ke tanah bumi, diperlukan untuk meminimumkan bunyi dan meningkatkan ketepatan pengukuran.

Perbandingan pelbagai jenis sel beban

Ciri	Jenis mampatan	Jenis ketegangan	Jenis satu titik	Jenis rasuk lentur
Prinsip	Langkah -langkah beban digunakan secara menegak	Langkah -langkah beban digunakan secara menegak	Beban langkah yang digunakan di satu kawasan	Langkah -langkah beban melalui daya lentur
Orientasi beban	Daya mampatan	Daya tegangan	Sebarang arahan dalam pesawat	Lentur atau lentur
Ketepatan	Tinggi	Tinggi	Sederhana hingga tinggi	Sederhana
Kos	Sederhana	Sederhana hingga tinggi	Rendah hingga sederhana	Rendah
Penyelenggaraan	Rendah	Rendah	Rendah	Rendah
Output	Isyarat elektrik	Isyarat elektrik	Isyarat elektrik	Isyarat elektrik
Aplikasi biasa	Skala perindustrian, tangki seberat	Skala kren, ujian bahan	Skala runcit, skala platform	Tangki Tangki, Sistem Perindustrian
Kelebihan	Kapasiti tinggi, teguh	Sesuai untuk beban dinamik	Mudah untuk beban asimetris	Kos efektif untuk julat tertentu
Kekurangan		Terhad kepada beban mampatan	Terhad kepada beban tegangan	Tidak sesuai untuk pemuatan luar pusat

Kesan suhu pada sel beban

Rajah 3: Suhu pada sel beban

Perubahan suhu memberi kesan yang ketara kepada ketepatan sel beban, menyebabkan perubahan drift dan kepekaan sifar disebabkan oleh pengembangan haba dan pekali suhu rintangan bahan tolok terikan.Untuk mengurangkan kesan ini, beberapa kaedah pampasan suhu boleh digunakan.Satu kaedah menggunakan termokopel atau termistor untuk memantau suhu operasi sensor dalam masa nyata, diproses oleh sistem perisian untuk membetulkan kesilapan pengukuran.Pendekatan lain melibatkan memilih bahan tolok terikan dengan sifat pampasan suhu yang wujud.Merancang litar jambatan yang berkesan, terdiri daripada empat alat pengukur terikan, diatur secara simetri dan menambah perintang pampasan suhu lagi meminimumkan kesan suhu.Mengekalkan persekitaran suhu malar adalah fokus untuk baki makmal ketepatan tinggi, dan menggunakan pelekat dengan kestabilan haba yang tinggi memastikan titik kimpalan firma dalam sambungan litar jambatan untuk mengelakkan masalah seperti kimpalan sejuk.

Contoh projek menggunakan HX711 dan sel beban

Untuk skala dapur pintar, bahan yang diperlukan termasuk modul HX711, sel beban tunggal, mikrokontroler Arduino, dan skrin paparan.Proses pembinaan melibatkan mendapatkan sel beban di pangkalan skala, menghubungkannya dengan HX711, dan menggabungkan HX711 dengan Arduino.Arduino diprogramkan untuk menguruskan operasi HX711, terus membaca data berat badan, dan memaparkan maklumat ini pada skrin.Peningkatan pilihan adalah untuk mengintegrasikan modul Bluetooth untuk menghantar data berat ke aplikasi mudah alih.

Rajah 4: Sel beban dengan mikrokontroler Arduino

Bagi sampah pintar, komponen yang diperlukan adalah modul HX711, sel beban tunggal, mikrokontroler Arduino, dan mekanisme pemberitahuan seperti buzzer atau cahaya LED.Persediaan melibatkan memasang sel beban di bahagian bawah sampah boleh dan menyambungkannya ke HX711 dan Arduino.Perisian Arduino disesuaikan untuk memantau berat sampah dan mengeluarkan makluman melalui buzzer atau LED apabila sampah mencapai berat badan yang telah ditetapkan.Menambah modul tanpa wayar untuk pemantauan jauh dan mengkonfigurasi sistem untuk menghantar data dan data berat ke aplikasi mudah alih adalah satu lagi pilihan yang bermanfaat.

Rajah 5: Mikrokontroler Arduino dengan lampu LED

Masalah biasa dan penyelesaian masalah

Apabila menggunakan modul HX711 dan sensor berat, anda mungkin menghadapi beberapa isu seperti bunyi isyarat, sifar drift, ketidakstabilan isyarat, dan cabaran penyelenggaraan umum.Untuk menangani bunyi isyarat, memasang kapasitor penapis berhampiran pin kuasa HX711 boleh mengurangkan bunyi dari turun naik kuasa.Menggunakan kabel yang dilindungi membantu mengasingkan gangguan elektromagnet, yang amat diperlukan dalam transmisi jarak jauh.Menggunakan osiloskop dapat membantu mengenal pasti sumber bunyi dalam talian kuasa dan isyarat, dan kabel yang dilindungi dengan betul terus mengurangkan gangguan.Isu -isu drift sifar boleh diminimumkan melalui penentukuran biasa dan mengekalkan persekitaran suhu malar, atau dengan menggunakan peranti pampasan suhu.Ia juga dinasihatkan untuk terus memantau dan menyesuaikan perubahan suhu untuk memastikan kestabilan.

Untuk ketidakstabilan isyarat, periksa titik pematerian pada kedua -dua modul sensor dan HX711 untuk memastikan mereka tegas.Semak semua wayar untuk integriti dan hubungan yang baik, dan gunakan multimeter untuk mengukur rintangan pada setiap titik hubungan untuk mengesahkan integriti sambungan.Penyelenggaraan dan penentukuran yang kerap diperlukan.Ini termasuk memeriksa voltan bekalan kuasa, menjamin sambungan garis isyarat selamat, dan menilai keadaan mekanikal sensor.Menentukur dengan berat standard adalah fokus untuk mengekalkan ketepatan output sensor.

Kesimpulan

Modul HX711 terlibat dalam mengubah sistem pengukuran berat asas ke dalam penyelesaian teknikal yang boleh dipercayai dan boleh disesuaikan.Melalui analisis lengkap reka bentuk, aplikasi, dan isu -isu yang berpotensi, artikel ini bukan sahaja menggambarkan peranan modul dalam meningkatkan ketepatan dan kestabilan sel beban tetapi juga menyediakan pelan tindakan untuk penyelesaian masalah dan penyelenggaraan yang berkesan.Sama ada melalui peningkatan pemprosesan isyarat digital atau memenuhi syarat kesan buruk variasi suhu, strategi yang dibincangkan di sini adalah diperlukan untuk jurutera dan ahli teknologi yang bertujuan untuk menghubungkan potensi penuh HX711 dalam aplikasi sensitif berat badan.Kemajuan masa depan dalam sains bahan dan elektronik digital memegang janji untuk meningkatkan lagi keupayaan modul seperti HX711, lantai jalan untuk sistem berat yang lebih cekap, dan tepat.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Apakah kepekaan sel beban HX711?

Kepekaannya, yang menunjukkan betapa kecilnya perubahan berat badan yang dapat dikesan, terutama ditentukan oleh sel beban yang disambungkan kepadanya.Sel beban memberikan sensitiviti dari 1 mV/v hingga 3 mV/v, yang bermaksud perubahan voltan output dengan jumlah ini setiap volt pengujaan pada beban penuh.

2. Bagaimana anda meningkatkan kepekaan sel beban?

Untuk meningkatkan sensitiviti sel beban, beberapa langkah boleh diambil.Pertama, pertimbangkan untuk menggunakan sel beban yang menawarkan kepekaan yang lebih tinggi, ditunjukkan oleh output MV/V yang lebih tinggi.Seterusnya, kualiti isyarat dapat diperbaiki dengan mengamalkan amalan pendawaian yang lebih baik dan menggunakan teknik perisai untuk mengurangkan gangguan bunyi.Menggunakan penukar analog-ke-digital (ADC) yang lebih tinggi atau satu dengan prestasi bunyi yang unggul, seperti HX711, boleh berguna.HX711 juga boleh diatur untuk beroperasi pada penetapan keuntungan yang lebih tinggi, meningkatkan lagi sensitiviti sel beban.

3. Apakah kadar persampelan maksimum untuk HX711?

Modul HX711 boleh mengeluarkan kadar data biasanya sehingga 80 sampel sesaat dalam mod lalai.Dengan menyesuaikan pin pemilihan kadar (pin kadar), anda boleh menukar modnya untuk meningkatkan kelajuan hingga 10 Hz untuk pengukuran resolusi yang lebih tinggi, mengorbankan beberapa kelajuan untuk lebih tepat.

4. Bolehkah anda membebankan sel beban?

Ya, anda boleh membebankan sel beban, yang boleh menyebabkan kerosakan kekal atau kemerosotan ketepatannya.Sel beban biasanya dinilai dengan kapasiti maksimum dan margin beban, biasanya sekitar 150% daripada kapasiti dinilai mereka.Melebihi had ini risiko ubah bentuk mekanikal dan kegagalan alat pengukur terikan di dalam sel.

5. Bagaimana anda mengimbangi sel beban?

Mengimbangi pelbagai sel beban dalam sistem berat adalah fokus untuk mencapai pengukuran yang tepat.Untuk mengimbangi sel beban secara berkesan, ia adalah utama untuk memastikan bahawa semua sel beban adalah kapasiti dan jenis yang sama.Mereka harus dipasang sama, dan platform atau struktur mesti tegar untuk sama rata menyokong setiap sel.Kotak simpang boleh digunakan untuk menggabungkan dan mengimbangi isyarat secara elektrik dari setiap sel beban.Jika ada, laraskan output melalui potentiometer untuk memastikan pengagihan beban di antara semua sel.Selepas pemasangan, ia dikehendaki menentukur keseluruhan sistem untuk mengambil kira sebarang pengubahsuaian dalam output sel individu.