2024/07/18 -en 841

Hogyan lehet beállítani és kalibrálni a terhelési cellákat a HX711 -rel?

A HX711 modul alapul jelenik meg a modern mérlegelő rendszerekben, veszélyes határként szolgál a mikrovezérlők és a terhelési cellák között - a szenzorok alapja és az erő mérése.Ez a cikk a HX711 részleteit vizsgálja, kiemelve annak kétcsatornás működését, amely akár egy, akár két terhelési cellát szolgál, és rugalmasságot kínál a konfigurációban.Befolyásolja a 24 bites analóg-digitális konvertert (ADC) és a fedélzeti programozható erősítő erősítőt (PGA), hogy biztosítsa a nagy felbontású, zajminterizált digitális kimeneteket a minimális analóg jelekből.A pontos kalibrációs módszerek, beleértve a nulla és a teljes méretű kiigazításokat, kiemelik a pontos alkalmazások bevonását, hogy a pontosságot biztosítsák az ipari mérlegektől az intelligens konyhai rendszerekig.A cikk feltárja a környezeti tényezők, például a hőmérséklet hatását a terheléscellák teljesítményére, részletezve a kompenzációs technikákat, amelyek javítják a megbízhatóságot.A kapcsolat beállításai, a felmerült tipikus problémák és a hibaelhárítási módszerek gyakorlati betekintést nyújtanak a HX711-alapú rendszerek funkcionalitásának és tartósságának optimalizálására.

Katalógus

Mi a HX711?

1. ábra: HX711

A HX711 egy elektronikus modul, amelyet általában használnak a terhelési cellákkal való interfészhez, amelyek olyan érzékelők, amelyek mérik a súlyt vagy az erőt.Ez egy 24 bites ADC-vel és egy integrált erősítővel rendelkezik, amely az analóg jeleket a terhelési cellákból nagy felbontású digitális kimenetré alakítja, garantálva a pontos súlyméréseket.A HX711 két csatornát támogat, lehetővé téve a kapcsolatot egy vagy két terhelési cellával, és rugalmasságot biztosítva a különböző mérési rendszerkonfigurációkhoz.Az alacsony zajra optimalizálva a modul az interferencia minimalizálásával biztosítja a pontos súlyméréseket.Egy egyszerű soros felületen keresztül kommunikál a mikrovezérlőkkel, például az Arduino -val, amely csak néhány csapot igényel az adatátvitelhez.A HX711 alacsony energiával működik, így alkalmassá teszi az akkumulátorral működő rendszerek számára.A fedélzeti erősítőnek állítható nyeresége van, lehetővé téve a testreszabást a mellékelt terhelési cella érzékenysége alapján.

A terhelési cellából származó apró analóg jelet a HX711 beépített programozható erősítő-erősítője (PGA) erősíti, általában 128 vagy 64 nyereségre állítva, az érzékelő kimeneti jelszilárdságától függően.Ezt az amplifikált jelet ezután egy 24 bites A/D konverterbe adják, átalakítva azt nagy pontosságú digitális jelré.A külső interferencia megelőzése érdekében megfelelő árnyékolásra és a jelvonal földelésére van szükség.Az átalakítás után a digitális jelet a HX711 soros felületén keresztül továbbítják a mikrovezérlőnek.A digitális szűrési technikák, például a mozgó átlagos szűrés vagy a Kalman szűrés alkalmazhatók a mérési pontosság fokozására.A kalibrálás magában foglalja a nulla kalibrációt, hogy az érzékelő kimenetét nullára állítsa súly nélkül, és teljes körű kalibrálás, hogy a kimenetet egy ismert standard objektum tényleges súlyához igazítsa.

A HX711 csatlakoztatása a terhelési cellában

2. ábra: HX711 a terhelési cellában

A HX711 -et elsősorban a mérlegelési rendszerekben lévő terhelési cellával való kapcsolódáshoz tervezték.Egy tipikus beállításban egy terhelési cella, amely általában négy vezetékkel - Red (gerjesztés + vagy VCC), fekete (gerjesztés - vagy GND), fehér (jel +) és zöld (jel -) - közvetlenül kapcsolódik aHX711.A piros és a fekete vezetékek a HX711 E+ és E-csapokhoz vannak csatlakoztatva, biztosítva a szükséges gerjesztési feszültséget.A fehér és a zöld vezetékeket a HX711 A+ és A-csapjaihoz rögzítik, amelyek kezelik a terhelési cella jelzeneteit.

Az energia érdekében a HX711 -et általában 2,6 V és 5,5 V közötti ellátási feszültség igényli. A modulban az óra (SCK) és az adatok (DT) csapok vannak, amelyek a megfelelő digitális csapokhoz kapcsolódnak a mikrovezérlőn, megkönnyítve a digitális kommunikációt.Az összes fizikai csatlakozás elvégzése után a rendszert ismert súlyokkal kell kalibrálni a pontosság biztosítása érdekében, a mikrovezérlő szoftverének beállítása érdekében, hogy a terhelési cella analóg kimenetét összekapcsolják az adott súlyértékekkel.A zaj minimalizálásához és a mérési pontosság növeléséhez a HX711 megfelelő földelését a mikrokontroller földjére, és ha lehetséges, egy földi talajra.

A különféle típusú terhelési cellák összehasonlítása

Jellemző	Kompressziós típus	Feszültségtípus	Egypontos típusú	Hajlító gerenda típusa
Alapelv	A függőlegesen alkalmazott mérési intézkedések	A függőlegesen alkalmazott mérési intézkedések	Az egy területen alkalmazott terhelés intézkedések	Méri a terhelést hajlító erőn keresztül
Terhelés iránya	Nyomóerő	Húzóerő	Bármilyen irány a síkon belül	Hajlító vagy hajlító
Pontosság	Magas	Magas	Közepes vagy magas	Mérsékelt
Költség	Mérsékelt	Közepes vagy magas	Alacsony vagy mérsékelt	Alacsony
Karbantartás	Alacsony	Alacsony	Alacsony	Alacsony
Kibocsátás	Elektromos jel	Elektromos jel	Elektromos jel	Elektromos jel
Közös alkalmazások	Ipari mérlegek, tartályok mérése	Daru mérlegek, anyagvizsgálat	Kiskereskedelmi mérlegek, platformmérlegek	Tartály mérlegelés, ipari rendszerek
Előnyök	Nagy kapacitású, robusztus	Dinamikus terhelésekhez alkalmas	Kényelmes aszimmetrikus terhelésekhez	Költséghatékony bizonyos tartományokhoz
Hátrányok		A nyomóterhelésekre korlátozva	A szakító terhelésekre korlátozva	Nem alkalmas a középpont nélküli terhelésre

A hőmérséklet hatása a terhelési cellára

3. ábra: Hőmérséklet a terhelési cellán

A hőmérsékleti változások jelentősen befolyásolják a terhelési cellák pontosságát, ami nulla sodródást és érzékenységi változást okoz a termikus tágulási és az ellenállás hőmérsékleti hőmérsékleti együtthatója miatt.Ezen hatások enyhítésére számos hőmérsékleti kompenzációs módszer alkalmazható.Az egyik módszer a hőelem vagy a termisztorok használata az érzékelő működési hőmérsékletének valós időben történő megfigyelésére, amelyet szoftverrendszerek dolgoznak fel a mérési hibák kijavítására.Egy másik megközelítés magában foglalja a törzsmérő anyagok kiválasztását a belső hőmérsékleti kompenzációs tulajdonságokkal.A hatékony hídáramkör megtervezése, amely négy feszültségmérőből áll, szimmetrikusan elrendezve és a hőmérsékleti kompenzációs ellenállások hozzáadásával tovább minimalizálják a hőmérsékleti hatásokat.Az állandó hőmérsékleti környezet fenntartása a nagy pontosságú laboratóriumi egyenlegek fókuszában áll, és a nagy hőstabilitású ragasztók használata biztosítja a híd áramköri csatlakozásainak szilárd hegesztési pontjait, hogy elkerülje a hideghegesztés problémáit.

Projektpéldák a HX711 és a Load Cell segítségével

Az intelligens konyhai skála esetében a szükséges anyagok közé tartozik egy HX711 modul, egypontos terhelési cella, egy Arduino mikrovezérlő és egy kijelző.Az építési folyamat magában foglalja a terhelési cella rögzítését a skála alapján, összekapcsolja azt a HX711 -hez, és a HX711 -et az Arduino -val összekapcsolja.Az Arduino -t úgy programozták, hogy kezelje a HX711 műveleteit, folyamatosan olvassa el a súlyadatokat, és megjelenítse ezeket az információkat a képernyőn.Az opcionális fejlesztés egy Bluetooth modul integrálása a súlyadatok továbbításához egy mobilalkalmazáshoz.

4. ábra: Terhelési cella Arduino mikrovezérlővel

Az intelligens szemeteshez a szükséges összetevők egy HX711 modul, egypontos terhelési cella, egy Arduino mikrovezérlő és egy értesítési mechanizmus, például hangjelző vagy LED-fény.A beállítás magában foglalja a rakodócellának a kuka aljára történő telepítését, valamint a HX711 és az Arduino csatlakoztatását.Az Arduino szoftverét úgy alakítják ki, hogy figyelemmel kísérje a szemetes súlyát, és riasztásokat adjon ki a hangjelzőn keresztül, vagy LED -en keresztül, amikor a szemét elérte az előre definiált súlyt.Egy másik hasznos lehetőség egy vezeték nélküli modul hozzáadása a távoli megfigyeléshez és a rendszer konfigurálása riasztások és súlyadatok küldésére a mobil alkalmazáshoz.

5. ábra: Arduino mikrovezérlő LED -es lámpákkal

Általános problémák és hibaelhárítás

A HX711 modul és a mérési érzékelők felhasználásakor számos olyan kérdéssel szembesülhet, mint például a jelzaj, a nulla sodródás, a jel instabilitása és az általános karbantartási kihívások.A jelzaj kezelése érdekében a szűrőkondenzátorok telepítése a HX711 tápegység közelében enyhítheti az energiaingadozások zaját.Az árnyékolt kábelek használata elősegíti az elektromágneses interferencia elkülönítését, ami különösen a távolsági átvitelnél szükséges.Az oszcilloszkóp használata segíthet azonosítani a zajforrásokat az energia- és jelvonalakban, és a megfelelően földelő árnyékolt kábelek tovább csökkentik az interferenciát.A nulla sodródási problémák minimalizálhatók a rendszeres kalibrálással és az állandó hőmérsékleti környezet fenntartásával vagy a hőmérsékleti kompenzációs eszközök használatával.A stabilitás biztosítása érdekében tanácsos a hőmérsékleti változások folyamatos figyelése és beállítása is.

A jel instabilitása érdekében ellenőrizze a forrasztási pontokat mind az érzékelő, mind a HX711 modulon, hogy megbizonyosodjon arról, hogy szilárdak -e.Ellenőrizze az összes vezetéket az integritás és a jó érintkezés szempontjából, és használjon multimétert az ellenállás mérésére az egyes érintkezési pontokban a kapcsolat integritásának megerősítéséhez.Rendszeres karbantartásra és kalibrálásra van szükség.Ez magában foglalja a tápegység feszültségének ellenőrzését, a biztonságos jelvonal -csatlakozások garantálását és az érzékelő mechanikai állapotának felmérését.A standard súlyú kalibrálás az érzékelő kimenetének pontosságának fenntartásához fókuszál.

Következtetés

A HX711 modul részt vesz az alapvető súlymérési rendszerek megbízható és alkalmazkodó műszaki megoldásokká történő átalakításában.A tervezés, az alkalmazás és a lehetséges problémák teljes elemzésével ez a cikk nemcsak a modul szerepét szemlélteti a terhelési cellák pontosságának és stabilitásának növelésében, hanem egy tervrajzot is biztosít a hatékony hibaelhárításhoz és karbantartáshoz.Legyen szó akár a digitális jelfeldolgozás emelésén, akár a hőmérsékleti variációk káros hatásainak minősítésével, az itt tárgyalt stratégiák szükségesek a mérnökök és a technológusok számára, amelyek célja a HX711 teljes potenciáljának összekapcsolása a súlyérzékeny alkalmazásokban.Az anyagtudomány és a digitális elektronika jövőbeli fejlődése az ígéretét, hogy tovább növeli a modulok, például a HX711 képességeit, a hatékonyabb és pontosabb mérési rendszerek padlóját.

Gyakran feltett kérdések [GYIK]

1. Mekkora a HX711 terhelési cellának érzékenysége?

Érzékenységét, amely jelzi, hogy milyen kicsi a súlyváltozás, elsősorban a hozzá csatlakoztatott terhelési cella határozza meg.A terhelési cellák érzékenységet biztosítanak 1 mV/v -től 3 mV/v -től, ami azt jelenti, hogy a kimeneti feszültség ebben a mennyiségben a gerjesztésnek teljes terhelésnél megváltozik.

2. Hogyan növelheti a terhelési cella érzékenységét?

A terhelési cella érzékenységének növelése érdekében több lépést lehet tenni.Először fontolja meg egy nagyobb érzékenységet nyújtó terhelési cellát, amelyet magasabb MV/V kimenet jelez.Ezután a jel minősége javítható a jobb vezetékezési gyakorlatok elfogadásával és az árnyékolási technikák felhasználásával a zaj interferencia csökkentésére.Hasznos lehet egy magasabb felbontású analóg-digitális konverter (ADC) vagy egy kiváló zajteljesítményű, például a HX711, például a HX711 felhasználása.A HX711 úgy is elrendezhető, hogy nagyobb nyereség -beállítással működjön, tovább növelve a terhelési cella érzékenységét.

3. Mekkora a HX711 maximális mintavételi sebessége?

A HX711 modul alapértelmezett módjában az adatsebességet tipikusan 80 mintánként képes kiállítani.A sebességválasztó tű (sebességi tű) beállításával válthat az üzemmódba, hogy a sebességet 10 Hz -re növelje a nagyobb felbontási mérésekhez, és a pontosság érdekében bizonyos sebességet feláldozzon.

4. Túlterhelhet egy terhelési cellát?

Igen, túlterhelhet egy terhelési cellát, ami tartós károsodást vagy pontosságának lebomlásához vezethet.A terhelési cellákat általában maximális kapacitással és túlterhelési margóval besorolják, általában a névleges kapacitásuk kb. 150% -ával.A határérték túllépése kockázatokkal jár a mechanikai deformáció és a törzs mérőeszközök meghibásodása a sejtben.

5. Hogyan lehet kiegyensúlyozni a terhelési cellákat?

A több terhelési cella kiegyensúlyozása egy mérlegrendszerben a pontos mérések elérésének középpontjában áll.A terhelési cellák hatékony kiegyensúlyozása érdekében az első, hogy először biztosítsuk, hogy az összes terhelési cella azonos kapacitású és típusú legyen.Ezeket egyenlően kell telepíteni, és a peronnak vagy a szerkezetnek merevnek kell lennie, hogy egyenletesen támogassa az egyes cellákat.Egy csomópont doboz használható az egyes terhelési cellák jeleinek elektromos kombinálására és kiegyensúlyozására.Ha rendelkezésre áll, állítsa be a kimenetet potentiométereken keresztül, hogy biztosítsa a terhelés egyenletes eloszlását az összes cellában.A telepítés után a teljes rendszer kalibrálására van szükség az egyes cellák kimeneteinek bármilyen módosításának figyelembevétele érdekében.