하중 셀을 HX711로 설정하고 교정하는 방법은 무엇입니까?

HX711 모듈은 현대 계량 시스템의 기초로 나타나며, 마이크로 컨트롤러와 하중 셀 사이의 위험한 경계 역할을합니다. 중량 및 힘 측정의 기본을 징수합니다.이 기사는 HX711의 세부 사항을 탐색하여 하나 또는 두 개의 하중 셀을 수용하는 이중 채널 작업을 강조하여 구성의 유연성을 제공합니다.최소한의 아날로그 신호에서 고해상도, 노이즈-모방화 된 디지털 출력을 보장하기 위해 24 비트 아날로그-디지털 컨버터 (ADC)와 온보드 프로그래밍 가능한 게인 앰프 (PGA)에 영향을 미칩니다.0 및 본격적인 조정을 포함한 정확한 교정 방법의 관여는 산업 규모에서 스마트 주방 시스템에 이르기까지 다양한 응용 분야의 정확성을 보장하기 위해 강조됩니다.이 기사는 온도와 같은 환경 요인이 하중 셀 성능에 미치는 영향을 탐구하고 신뢰성을 향상시키는 보상 기술을 자세히 설명합니다.연결 설정, 일반적인 문제 및 문제 해결 방법은 HX711 기반 시스템의 기능과 내구성을 최적화하는 실질적인 통찰력을 제공합니다.

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HX711은 무엇입니까?

그림 1 : HX711

HX711은 무게 또는 힘을 측정하는 센서 인로드 셀과 인터페이스하는 데 일반적으로 사용되는 전자 모듈입니다.24 비트 ADC와 통합 증폭기를 특징으로하여 하중 셀의 아날로그 신호를 고해상도 디지털 출력으로 변환하여 정확한 가중치 측정을 보장합니다.HX711은 두 개의 채널을 지원하여 하나 또는 두 개의 하중 셀에 연결하고 다른 계량 시스템 구성에 대한 유연성을 제공합니다.저음에 최적화 된이 모듈은 간섭을 최소화하여 정확한 무게 측정을 보장합니다.간단한 직렬 인터페이스를 통해 Arduino와 같은 마이크로 컨트롤러와 통신하여 데이터 전송을 위해서는 몇 핀 만 필요합니다.HX711은 저전력에서 작동하므로 배터리 구동 시스템에 적합합니다.온보드 앰프는 조정 가능한 게인을 가지므로 부착 된 하중 셀의 감도에 따라 사용자 정의가 가능합니다.

로드 셀의 작은 아날로그 신호는 HX711의 내장 프로그래밍 가능 게인 증폭기 (PGA)에 의해 증폭되며, 일반적으로 센서의 출력 신호 강도에 따라 128 또는 64의 이득으로 설정됩니다.이 증폭 신호는 24 비트 A/D 컨버터로 공급되어 고정밀 디지털 신호로 변환합니다.외부 간섭을 방지하기 위해이 과정에서 신호 라인의 적절한 차폐 및 접지가 필요합니다.일단 변환되면 디지털 신호는 HX711의 직렬 인터페이스를 통해 마이크로 컨트롤러로 전송됩니다.이동 평균 필터링 또는 Kalman 필터링과 같은 디지털 필터링 기술을 적용하여 측정 정확도를 높일 수 있습니다.교정에는 알려진 표준 객체의 실제 중량과 일치하도록 출력을 조정하기 위해 중량 및 본격적인 교정으로 센서 출력을 0으로 설정하기위한 캘리브레이션이 없습니다.

로드 셀에서 HX711의 연결

그림 2 : 하중 셀의 HX711

HX711은 주로 계량 시스템에서로드 셀과 인터페이스하도록 설계되었습니다.일반적인 설정에서 일반적으로 4 개의 와이어 (Red (Excitation + 또는 VCC), 검은 색 (여기 또는 GND), 흰색 (신호 +) 및 녹색 (신호 -)과 함께 제공됩니다.HX711.빨간색과 검은 색 전선은 각각 HX711의 E+ 및 E- 핀에 연결되어 필요한 여기 전압을 제공합니다.흰색 및 녹색 와이어는 하중 셀의 신호 출력을 처리하는 HX711의 A+ 및 A- 핀에 부착됩니다.

전력의 경우 HX711은 일반적으로 2.6V와 5.5V 사이의 공급 전압이 필요합니다. 모듈은 마이크로 컨트롤러의 해당 디지털 핀에 연결하여 디지털 통신을 용이하게하는 클럭 (SCK) 및 데이터 (DT) 핀을 특징으로합니다.모든 물리적 연결이 이루어진 후에는 시스템을 알려진 가중치로 교정하여 정확도를 보장하여 마이크로 컨트롤러의 소프트웨어를 조정하여로드 셀의 아날로그 출력을 특정 중량 값과 연관시킵니다.소음을 최소화하고 측정 정밀도를 높이려면 HX711의 마이크로 컨트롤러 근거, 그리고 가능한 경우 지구 접지에 대한 적절한 접지가 필요합니다.

다른 유형의 하중 셀의 비교

특징	압축 유형	장력 유형	단일 포인트 유형	굽힘 빔 유형
원칙	측정 부하가 수직으로 적용됩니다	측정 부하가 수직으로 적용됩니다	한 영역에 적용되는 측정	굽힘 힘을 통한 측정
로드 방향	압축력	인장력	비행기 내의 모든 방향	굽힘 또는 굴곡
정확성	높은	높은	보통 ~ 높음	보통의
비용	보통의	보통 ~ 높음	낮거나 중간 정도	낮은
유지	낮은	낮은	낮은	낮은
산출	전기 신호	전기 신호	전기 신호	전기 신호
일반적인 응용 프로그램	산업 규모, 탱크 계량	크레인 스케일, 재료 테스트	소매 규모, 플랫폼 스케일	탱크 계량, 산업 시스템
장점	고용량, 강력한	동적 하중에 적합합니다	비대칭 부하에 편리합니다	특정 범위에 대한 비용 효율적입니다
단점		압축 부하로 제한됩니다	인장 하중으로 제한됩니다	중심 오프로드에 적합하지 않습니다

부하 셀에 대한 온도의 영향

그림 3 : 하중 셀의 온도

온도 변화는 하중 셀의 정확도에 크게 영향을 미쳐 열 팽창 및 스트레인 게이지 재료의 내성 온도 계수로 인해 드리프트가 0이고 감도 변화가 발생합니다.이러한 효과를 완화하기 위해 몇 가지 온도 보상 방법을 사용할 수 있습니다.한 가지 방법은 소프트웨어 시스템으로 처리하여 측정 오류를 수정하기 위해 센서의 작동 온도를 실시간으로 모니터링하기 위해 열전대 또는 서미스터를 사용하는 것입니다.다른 접근법은 고유 온도 보상 특성을 갖는 스트레인 게이지 재료를 선택하는 것입니다.4 개의 스트레인 게이지로 구성된 효과적인 브리지 회로 설계, 대칭 적으로 배열되고 온도 보상 저항을 추가하면 온도 효과가 더 최소화됩니다.일정한 온도 환경을 유지하는 것은 고정밀 실험실 균형에 초점을 맞추고, 열 안정성이 높은 접착제를 사용하면 차가운 용접과 같은 문제를 피하기 위해 브리지 회로 연결에서 확고한 용접 지점을 보장합니다.

HX711 및로드 셀을 사용한 프로젝트 예

스마트 주방 규모의 경우 필요한 자료에는 HX711 모듈, 단일 포인트로드 셀, Arduino 마이크로 컨트롤러 및 디스플레이 화면이 포함됩니다.시공 프로세스에는 스케일베이스에서 하중 셀을 고정하고 HX711에 연결하고 Arduino와 HX711을 인터페이스하는 것입니다.Arduino는 HX711의 작업을 관리하고 지속적으로 무게 데이터를 읽고이 정보를 화면에 표시하도록 프로그래밍되었습니다.선택적 향상은 가중치 데이터를 모바일 앱으로 전송하기위한 Bluetooth 모듈을 통합하는 것입니다.

그림 4 : Arduino 마이크로 컨트롤러로로드 셀

Smart Trash CAN의 경우 필요한 구성 요소는 HX711 모듈, 단일 포인트로드 셀, Arduino 마이크로 컨트롤러 및 부저 또는 LED 조명과 같은 알림 메커니즘입니다.설정에는 쓰레기통의 하단에로드 셀을 설치하고 HX711 및 Arduino에 연결하는 것이 포함됩니다.Arduino의 소프트웨어는 쓰레기가 사전 정의 된 무게에 도달 할 때 버저를 통한 쓰레기 무게 및 발행 경고를 모니터링하도록 조정되었습니다.원격 모니터링을위한 무선 모듈 추가 및 모바일 애플리케이션으로 경고 및 가중치 데이터를 보내도록 시스템을 구성하는 것은 또 다른 유익한 옵션입니다.

그림 5 : LED 조명이있는 Arduino 마이크로 컨트롤러

일반적인 문제 및 문제 해결

HX711 모듈 및 계량 센서를 활용할 때 신호 노이즈, 제로 드리프트, 신호 불안정성 및 일반적인 유지 보수 문제와 같은 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다.신호 노이즈를 해결하기 위해 HX711의 파워 핀 근처에 필터 커패시터를 설치하면 전력 변동으로 인해 노이즈를 완화 할 수 있습니다.차폐 케이블을 사용하면 전자기 간섭을 분리하는 데 도움이되며, 이는 특히 장거리 전송에 필요합니다.오실로스코프를 사용하면 전력 및 신호 라인의 노이즈 소스를 식별하면 차폐 케이블을 올바르게 접지하면 간섭이 더욱 줄어 듭니다.정기적 인 교정 및 일정한 온도 환경을 유지하거나 온도 보상 장치를 사용하여 제로 드리프트 문제를 최소화 할 수 있습니다.또한 안정성을 보장하기 위해 온도 변화를 지속적으로 모니터링하고 조정하는 것이 좋습니다.

신호 불안정성을 위해 센서와 HX711 모듈의 납땜 지점을 검사하여 확고한지 확인하십시오.모든 와이어의 무결성과 접촉이 양호한 것을 확인하고 멀티 미터를 사용하여 각 접촉 지점에서 저항을 측정하여 연결 무결성을 확인하십시오.정기적 인 유지 보수 및 교정이 필요합니다.여기에는 전원 공급 장치 전압 확인, 안전한 신호 라인 연결 보장 및 센서의 기계 상태 평가가 포함됩니다.표준 무게로 교정하는 것은 센서 출력의 정확도를 유지하기 위해 초점을 맞추고 있습니다.

결론

HX711 모듈은 기본 중량 측정 시스템을 신뢰할 수 있고 적응 가능한 기술 솔루션으로 변환하는 데 관여합니다.이 기사는 설계, 응용 및 잠재적 문제에 대한 완전한 분석을 통해 부하 셀의 정밀성과 안정성을 높이는 모듈의 역할을 보여줄뿐만 아니라 효과적인 문제 해결 및 유지 보수를위한 청사진을 제공합니다.디지털 신호 처리를 높이거나 온도 변동의 부작용을 선고하든, 여기에서 논의 된 전략은 체중 감수성 애플리케이션에서 HX711의 최대한 잠재력을 연결하는 것을 목표로하는 엔지니어 및 기술자에게 필수적입니다.재료 과학 및 디지털 전자 장치의 향후 발전은 HX711과 같은 모듈의 기능을 더욱 높이고보다 효율적이고 정확한 계량 시스템을위한 바닥재를 더욱 높이 겠다는 약속을 유지합니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. HX711 하중 셀의 민감도는 무엇입니까?

체중 변화가 얼마나 작은 지 감지 할 수있는 감도는 주로 연결된로드 셀에 의해 결정됩니다.하중 셀은 1 mV/v ~ 3 mV/v 범위의 감도를 제공합니다.

2.로드 셀의 감도를 어떻게 증가 시키나요?

로드 셀의 감도를 높이려면 몇 단계를 수행 할 수 있습니다.먼저, 더 높은 MV/V 출력으로 표시되는 더 높은 감도를 제공하는로드 셀을 사용하는 것을 고려하십시오.다음으로, 더 나은 배선 사례를 채택하고 차폐 기술을 사용하여 노이즈 간섭을 줄임으로써 신호의 품질을 향상시킬 수 있습니다.고해상도 아날로그-디지털 컨버터 (ADC) 또는 HX711과 같은 우수한 노이즈 성능이있는 것을 사용하는 것이 유용 할 수 있습니다.HX711은 또한 더 높은 게인 설정에서 작동하도록 배열되어로드 셀의 감도를 더욱 증가시킵니다.

3. HX711의 최대 샘플링 속도는 얼마입니까?

HX711 모듈은 기본 모드에서 일반적으로 초당 최대 80 개의 샘플을 출력 할 수 있습니다.속도 선택 핀 (속도 핀)을 조정하면 더 높은 해상도 측정을 위해 속도를 10Hz로 증가시키기 위해 모드를 전환하여 더 많은 정밀도를 희생 할 수 있습니다.

4.로드 셀에 과부하 할 수 있습니까?

예,로드 셀에 과부하를 줄 수있어 정확도가 영구적으로 손상되거나 저하 될 수 있습니다.로드 셀은 일반적으로 최대 용량과 과부하 여백, 일반적으로 정격 용량의 약 150%로 평가됩니다.이 한계를 초과하면 셀 내부의 스트레인 게이지의 기계적 변형 및 고장 위험이 있습니다.

5. 부하 셀의 균형을 어떻게 유지합니까?

계량 시스템에서 다중 부하 셀의 균형을 유지하는 것은 정확한 측정을 달성하기 위해 초점을 맞추고 있습니다.하중 셀의 균형을 효과적으로 균형을 맞추기 위해 먼저 모든 부하 셀이 동일한 용량 및 유형인지 확인하는 것이 중요합니다.그것들은 균등하게 설치해야하며, 각 셀을 고르게지지하려면 플랫폼이나 구조가 단단해야합니다.정션 박스는 각 하중 셀의 신호를 전기적으로 결합하고 균형을 잡는 데 사용될 수 있습니다.사용 가능한 경우, 전위차계를 통해 출력을 조정하여 모든 셀간에 부하의 균일 한 분포를 보장하십시오.설치 후 개별 셀의 출력의 수정을 설명하기 위해 전체 시스템을 보정해야합니다.