Подключение HX711 к Arduino: схема, библиотеки и код

Весы на базе микроконтроллеров Arduino с использованием модуля HX711 — удобный и точный способ измерения веса для различных проектов, от бытовых кухонных весов до промышленных приложений. HX711 — это усилитель сигнала и АЦП (аналого-цифровой преобразователь), разработанный специально для работы с тензодатчиками. В этой статье вы узнаете, как подключить HX711 к Arduino, какие библиотеки использовать для его работы, и как настроить и откалибровать весы на его основе.

Краткое описание HX711

Модуль HX711 предназначен для считывания сигнала с тензодатчика и преобразования его в цифровое значение. В сочетании с Arduino и тензодатчиком HX711 позволяет точно измерять вес предметов. Особенности модуля:

• Высокая точность: HX711 обеспечивает стабильный и точный результат за счет встроенного усилителя сигнала.
• Усиление сигнала: HX711 имеет коэффициент усиления, который позволяет считывать слабый сигнал тензодатчика.
• Поддержка различных весов: Модуль может работать с тензодатчиками разной грузоподъемности, что позволяет использовать его для создания как бытовых, так и промышленных весов.

Благодаря этим характеристикам, HX711 стал одним из самых популярных решений для создания самодельных весов на Arduino.

Схема подключения HX711 к Arduino

Подключение HX711 к Arduino требует минимум проводов, но важно следовать инструкции для корректного считывания данных.

Распиновка HX711:

1. VCC — Подача питания (обычно 5 В).
2. GND — Заземление.
3. DT (Data) — Цифровой выход данных, подключается к Arduino.
4. SCK (Clock) — Сигнал синхронизации для передачи данных.

Подключение тензодатчика к HX711: на большинстве модулей HX711 предусмотрены четыре пина для подключения тензодатчика: E+, E-, A+ и A-.

• E+ и E- — Подключение питания тензодатчика (с VCC и GND).
• A+ и A- — Сигналы, поступающие с тензодатчика на HX711.

Тензодатчики могут быть как одиночными, так и в виде набора из четырех датчиков (мостовая схема), но принцип подключения остается идентичным.

Таблица 1. Подключение HX711 к разным платам Arduino

Необходимые библиотеки для работы с HX711 на Arduino

HX711 by Bogde — это популярная библиотека для работы с АЦП модулем HX711, разработанным для подключения тензодатчиков к микроконтроллерам Arduino. Библиотека упрощает процесс калибровки и позволяет точно считывать весовые данные, предоставляя функции для получения усредненных показаний и настройки коэффициента калибровки. С ее помощью можно быстро создавать точные электронные весы и системы измерения нагрузки.

Код для Arduino для работы с HX711 и создания весов

#include "HX711.h"

// Определяем пины для подключения модуля HX711
#define DOUT 3
#define CLK 2

// Инициализация экземпляра HX711
HX711 scale;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Инициализация весов...");

  // Настройка HX711
  scale.begin(DOUT, CLK);

  // Ожидание, пока датчик стабилизируется
  delay(1000);

  // Калибровка начального значения
  scale.set_scale();      // Без калибровочного коэффициента
  scale.tare();           // Устанавливаем текущий вес как нулевое значение

  Serial.println("Весы готовы к работе.");
}

void loop() {
  // Получаем значение массы в граммах
  float weight = scale.get_units(10);

  // Выводим результат в монитор порта
  Serial.print("Вес: ");
  Serial.print(weight);
  Serial.println(" г");

  // Делаем задержку для обновления данных
  delay(1000);
}

Объяснение кода:

1. Подключение библиотеки: В начале кода подключаем библиотеку HX711.
2. Настройка пинов: Указываем пины для подключения к Arduino (DOUT — D3, CLK — D2).
3. Инициализация HX711: В функции setup() создаем объект scale и настраиваем его, устанавливая текущий вес как 0 с помощью tare().
4. Чтение веса: В loop() используем метод get_units() для получения веса, отображаемого в граммах. Метод scale.get_units(10) усредняет значение по 10 измерениям для точности.
5. Вывод данных: Показания веса выводятся в монитор порта, обновляясь каждую секунду.

Для калибровки необходимо изменить коэффициент масштаба, чтобы результат был точным. Это можно сделать, поместив на весы известный груз и подбирая значение в scale.set_scale(коэффициент).

Заключение

Создание весов на базе Arduino с использованием модуля HX711 — это отличный способ освоить взаимодействие с тензодатчиками и научиться считывать данные для измерения веса. В этой статье мы разобрали процесс подключения HX711 к Arduino, установку необходимых библиотек и написание кода для работы с модулем. Эти знания помогут вам создать простую и надежную систему измерения веса, которая подойдет для использования в различных проектах — от бытовых до промышленных.

FAQ

1. Можно ли использовать несколько датчиков HX711 на одном Arduino?
Да, но для каждого модуля потребуется отдельный набор пинов, что ограничивает количество модулей.

2. Как подобрать коэффициент калибровки для HX711?
Для калибровки положите известный вес на датчик и изменяйте коэффициент в коде, пока показания не станут точными.

3. Поддерживает ли HX711 температурные компенсации?
Нет, HX711 сам по себе не компенсирует температуру, поэтому желательно проводить измерения при стабильных температурных условиях.

4. Какой вес может измерять HX711?
Сам по себе HX711 не ограничен по весу, но лимит задается тензодатчиком. Модуль лишь преобразует сигнал.

5. Можно ли подключить HX711 к другим микроконтроллерам?
Да, HX711 можно использовать с Raspberry Pi, ESP8266, ESP32 и другими микроконтроллерами.

Теперь, когда у вас есть полное руководство по созданию весов на Arduino с использованием модуля HX711, вы можете начать практиковаться и совершенствовать свой проект, добавляя к нему различные функции для улучшения точности и удобства использования.