Hoe het instellen en kalibreren van laadcellen met de HX711?

De HX711 -module verschijnt als basis in moderne weegsystemen, die dient als een gevaarlijke grens tussen microcontrollers en laadcellen - sensoren basic in gewicht en krachtmeting.Dit artikel onderzoekt de details van de HX711 en benadrukt de dual-channel-bewerking die geschikt is voor een of twee laadcellen en biedt flexibiliteit in de configuratie.Het beïnvloedt een 24-bit analoog-naar-digitale converter (ADC) en een ingebouwde programmeerbare versterkingsversterker (PGA) om te zorgen voor een hoge resolutie, ruisinimaliseerde digitale uitgangen van minimale analoge signalen.De betrokkenheid van precieze kalibratiemethoden, inclusief nul- en volledige aanpassingen, is benadrukt om de nauwkeurigheid in verschillende toepassingen van industriële schalen tot slimme keukensystemen te waarborgen.Het artikel onderzoekt de impact van omgevingsfactoren zoals temperatuur op de prestaties van de belastingcel, door de compensatietechnieken te detailleren die de betrouwbaarheid verbeteren.De verbindingsinstellingen, typische problemen en methoden voor het oplossen van problemen bieden praktische inzichten in het optimaliseren van de functionaliteit en duurzaamheid van op HX711 gebaseerde systemen.

Catalogus

Wat is HX711?

Figuur 1: HX711

De HX711 is een elektronische module die gewoonlijk wordt gebruikt om te communiceren met belastingcellen, die sensoren zijn die gewicht of kracht meten.Het beschikt over een 24-bit ADC en een geïntegreerde versterker om analoge signalen van belastingcellen om te zetten in digitale output met hoge resolutie, waardoor nauwkeurige gewichtsmetingen worden gegarandeerd.De HX711 ondersteunt twee kanalen, waardoor verbinding kan worden gemaakt met een of twee laadcellen en flexibiliteit biedt voor verschillende weegsysteemconfiguraties.Geoptimaliseerd voor lage ruis, zorgt de module voor precieze gewichtsmetingen door interferentie te minimaliseren.Het communiceert met microcontrollers, zoals Arduino, via een eenvoudige seriële interface, die slechts enkele pinnen vereist voor gegevensoverdracht.De HX711 werkt op laag vermogen, waardoor het geschikt is voor systemen op batterijen.De ingebouwde versterker heeft een verstelbare versterking, waardoor aanpassing mogelijk is op basis van de gevoeligheid van de bijgevoegde laadcel.

Het kleine analoge signaal van de laadcel wordt versterkt door de ingebouwde programmeerbare versterkingsversterker van de HX711, meestal ingesteld op een versterking van 128 of 64, afhankelijk van de uitgangssignaalsterkte van de sensor.Dit versterkte signaal wordt vervolgens ingevoerd in een 24-bit A/D-converter, waardoor het wordt omgezet in een zeer nauwkeurig digitaal signaal.De juiste afscherming en aarding van de signaallijn zijn vereist tijdens dit proces om externe interferentie te voorkomen.Eenmaal geconverteerd, wordt het digitale signaal naar de microcontroller verzonden via de seriële interface van de HX711.Digitale filtertechnieken zoals voortschrijdend gemiddelde filtering of Kalman -filtering kunnen worden toegepast om de meetnauwkeurigheid te verbeteren.Kalibratie omvat nulkalibratie om de sensoruitgang in te stellen op nul zonder gewicht en volledige kalibratie om de uitgang aan te passen aan het werkelijke gewicht van een bekend standaardobject.

Verbinding van HX711 in load cel

Afbeelding 2: HX711 in Load Cell

De HX711 is voornamelijk ontworpen voor het interface met een laadcel in weegsystemen.In een typische opstelling is een laadcel, die meestal wordt geleverd met vier draden - Red (excitatie + of VCC), zwart (excitatie - of GND), wit (signaal +) en groen (signaal -) - is direct verbonden met deHX711.De rode en zwarte draden zijn verbonden met respectievelijk de E+ en E-pins op de HX711, wat de vereiste excitatiespanning oplevert.De witte en groene draden zijn bevestigd aan de A+ en A-pins van de HX711, die de signaaluitgangen van de laadcel verwerken.

Voor vermogen vereist de HX711 een voedingsspanning typisch tussen 2,6 V en 5,5 V. De module beschikt over klok (SCK) en data (DT) -pennen die verbinding maken met de overeenkomstige digitale pinnen op een microcontroller, waardoor digitale communicatie wordt vergemakkelijkt.Nadat alle fysieke verbindingen zijn gemaakt, moet het systeem worden gekalibreerd met bekende gewichten om de nauwkeurigheid te garanderen, waardoor de software van de microcontroller wordt aangepast om de analoge uitvoer van de laadcel te correleren met specifieke gewichtswaarden.De juiste aarding van de HX711 naar de grond van de microcontroller, en indien mogelijk, naar een aardse grond, is vereist voor het minimaliseren van geluid en het verhogen van de meetprecisie.

Vergelijking van verschillende soorten belastingcellen

Functie	Compressietype	Type spanning	Single-point type	Buigstraaltype
Beginsel	Meet lading verticaal toegepast	Meet lading verticaal toegepast	Meetbelasting toegepast in één gebied	Meet belasting via buigkracht
Lading oriëntatie	Drukkracht	Trekkracht	Elke richting in een vlak	Buigen of buigzaam
Nauwkeurigheid	Hoog	Hoog	Matig tot hoog	Gematigd
Kosten	Gematigd	Matig tot hoog	Laag tot matig	Laag
Onderhoud	Laag	Laag	Laag	Laag
Uitvoer	Elektrisch signaal	Elektrisch signaal	Elektrisch signaal	Elektrisch signaal
Veel voorkomende toepassingen	Industriële schalen, wegen van de tank	Kraanschalen, materiaaltesten	Winkelschalen, platformschalen	Tankgewogen, industriële systemen
Voordelen	Hoge capaciteit, robuust	Geschikt voor dynamische belastingen	Handig voor asymmetrische belastingen	Kosteneffectief voor bepaalde bereiken
Nadelen		Beperkt tot drukbelastingen	Beperkt tot trekbelastingen	Niet geschikt voor off-center laden

Effecten van temperatuur op belastingcel

Figuur 3: Temperatuur op de belastingcel

Temperatuurveranderingen beïnvloeden aanzienlijk de nauwkeurigheid van belastingscellen, waardoor nul drift en gevoeligheidsveranderingen worden veroorzaakt als gevolg van thermische expansie en weerstandstemperatuurcoëfficiënt van stammeter materialen.Om deze effecten te verminderen, kunnen verschillende temperatuurcompensatiemethoden worden gebruikt.Een methode is het gebruik van thermokoppels of thermistors om de bedrijfstemperatuur van de sensor in realtime te controleren, verwerkt door softwaresystemen om meetfouten te corrigeren.Een andere benadering omvat het selecteren van rekmeter -materialen met inherente temperatuurcompensatie -eigenschappen.Het ontwerpen van een effectief brugcircuit, samengesteld uit vier stammeters, symmetrisch gerangschikt en het toevoegen van temperatuurcompensatieverstanders minimaliseert de temperatuureffecten verder.Het handhaven van een constante temperatuuromgeving is focaal voor laboratoriumbalansen met een zeer nauwkeurige, en het gebruik van lijmen met een hoge thermische stabiliteit zorgt voor stevige laspunten in de verbindingen van de brugcircuit om problemen zoals koud lassen te voorkomen.

Projectvoorbeelden met HX711 en laadcel

Voor de slimme keukenschaal omvatten de vereiste materialen een HX711-module, een single-point laadcel, een Arduino-microcontroller en een schermscherm.Het bouwproces omvat het beveiligen van de laadcel op de basis van de schaal, verbindt deze met de HX711 en de HX711 met de Arduino te interfaceren.De Arduino is geprogrammeerd om de bewerkingen van de HX711 te beheren, continu gewichtsgegevens te lezen en deze informatie op het scherm weer te geven.Een optionele verbetering is het integreren van een Bluetooth -module voor het verzenden van gewichtgegevens naar een mobiele app.

Figuur 4: Laadcel met Arduino -microcontroller

Voor de Smart Trash Can zijn de vereiste componenten een HX711-module, een single-point laadcel, een Arduino-microcontroller en een meldingsmechanisme zoals een zoemer of LED-licht.De opstelling omvat het installeren van de laadcel onderaan de prullenbak en het verbinden met de HX711 en Arduino.De software van de Arduino is afgestemd om het afvalgewicht te controleren en waarschuwingen uit te geven via de zoemer of LED wanneer het afval een vooraf gedefinieerd gewicht bereikt.Het toevoegen van een draadloze module voor monitoring op afstand en het configureren van het systeem om meldingen en gewichtsgegevens naar een mobiele applicatie te verzenden is een andere nuttige optie.

Afbeelding 5: Arduino -microcontroller met LED -lichten

Veel voorkomende problemen en probleemoplossing

Bij het gebruik van de HX711 -module en weegsensoren kunt u verschillende problemen tegenkomen, zoals signaalruis, nulafwijking, signaalinstabiliteit en algemene onderhoudsuitdagingen.Om signaalruis aan te pakken, kan het installeren van filtercondensatoren in de buurt van de power -pin van de HX711 ruis verzachten van stroomschommelingen.Het gebruik van afgeschermde kabels helpt de elektromagnetische interferentie te isoleren, wat met name vereist is in overdracht van lange afstand.Het gebruik van een oscilloscoop kan helpen bij het identificeren van ruisbronnen in vermogen en signaallijnen, en correct aarding afgeschermde kabels vermindert de interferentie verder.Zul -driftproblemen kunnen worden geminimaliseerd door regelmatige kalibratie en het handhaven van een constante temperatuuromgeving, of door het gebruik van temperatuurcompensatie -apparaten.Het is ook raadzaam om continu te controleren en aan te passen aan temperatuurveranderingen om stabiliteit te waarborgen.

Inspecteer op signaalinstabiliteit de soldeerpunten op zowel de sensor- als de HX711 -module om ervoor te zorgen dat ze stevig zijn.Controleer alle draden op integriteit en goed contact en gebruik een multimeter om de weerstand op elk contactpunt te meten om de verbindingsintegriteit te bevestigen.Regelmatig onderhoud en kalibratie zijn vereist.Dit omvat het controleren van de voedingspanning, het garanderen van beveiligde signaallijnverbindingen en het beoordelen van de mechanische toestand van de sensor.Kalibreren met een standaardgewicht is focaal om de nauwkeurigheid van de sensoruitgang te behouden.

Conclusie

De HX711 -module is betrokken bij het transformeren van basisgewichtsmetsystemen in betrouwbare en aanpasbare technische oplossingen.Door een volledige analyse van zijn ontwerp, toepassing en potentiële problemen, illustreert dit artikel niet alleen de rol van de module bij het verhogen van de precisie en stabiliteit van laadcellen, maar biedt ook een blauwdruk voor effectief probleemoplossing en onderhoud.Of het nu gaat om het verhogen van digitale signaalverwerking of het kwalificeren van de nadelige effecten van temperatuurvariaties, de hierin besproken strategieën zijn vereist voor ingenieurs en technologen die het volledige potentieel van HX711 in gewichtsgevoelige toepassingen willen verbinden.Toekomstige vooruitgang in materiaalwetenschap en digitale elektronica houden de belofte in om de mogelijkheden van modules zoals de HX711 verder te verhogen, de weg op de weg naar efficiëntere en nauwkeurige weegsystemen.

Veelgestelde vragen [FAQ]

1. Wat is de gevoeligheid van de HX711 -laadcel?

De gevoeligheid, die aangeeft hoe klein een gewichtsverandering kan detecteren, wordt voornamelijk bepaald door de daarmee verbonden belastingcel.Laadcellen bieden een gevoeligheid variërend van 1 mV/V tot 3 mV/V, wat betekent dat de uitgangsspanning met deze hoeveelheid per volt excitatie bij volledige belasting wordt veranderd.

2. Hoe vergroot je de gevoeligheid van een laadcel?

Om de gevoeligheid van een laadcel te vergroten, kunnen verschillende stappen worden genomen.Overweeg eerst een laadcel te gebruiken die een hogere gevoeligheid biedt, aangegeven door een hogere MV/V -uitgang.Vervolgens kan de kwaliteit van het signaal worden verbeterd door betere bedradingspraktijken aan te nemen en te gebruiken om afschermingstechnieken te gebruiken om ruisinterferentie te verminderen.Het gebruik van een analoge-naar-digitale converter (ADC) van een hogere resolutie (ADC) of een met superieure ruisprestaties, zoals de HX711, kunnen nuttig zijn.De HX711 kan ook worden gerangschikt om te werken bij een hogere versterkingsinstelling, waardoor de gevoeligheid van de belastingcel verder wordt vergroot.

3. Wat is de maximale bemonsteringssnelheid voor HX711?

De HX711 -module kan de gegevenssnelheden doorgaans tot 80 monsters per seconde uitvoeren in de standaardmodus.Door de snelheidsselectiepin (snelheidspen) aan te passen, kunt u de modus overschakelen om de snelheid te verhogen naar 10 Hz voor metingen met een hogere resolutie, waardoor enige snelheid opoffert voor meer precisie.

4. Kun je een laadcel overbelasten?

Ja, u kunt een laadcel overbelasten, wat kan leiden tot permanente schade of afbraak van de nauwkeurigheid.Laadcellen worden in het algemeen beoordeeld met een maximale capaciteit en een overbelastingsmarge, meestal ongeveer 150% van hun nominale capaciteit.Het overschrijden van deze limiet riskeert mechanische vervorming en falen van de spanningsmeters in de cel.

5. Hoe breng je laadcellen in evenwicht?

Het balanceren van meerdere belastingscellen in een weegsysteem is focaal voor het bereiken van nauwkeurige metingen.Om laadcellen effectief in evenwicht te brengen, is het belangrijk om er eerst voor te zorgen dat alle belastingcellen van dezelfde capaciteit en type zijn.Ze moeten gelijk worden geïnstalleerd en het platform of de structuur moet star zijn om elke cel gelijkmatig te ondersteunen.Een aansluitdoos kan worden gebruikt om de signalen van elke laadcel elektrisch te combineren en in evenwicht te brengen.Pas de uitgang aan via potentiometers aan om een ​​gelijkmatige verdeling van belasting tussen alle cellen te garanderen.Na installatie is het vereist om het hele systeem te kalibreren om rekening te houden met eventuele wijzigingen in de uitgangen van individuele cellen.