Bugün, ağırlık ve kuvvetin hassas ölçümü Hem endüstriyel uygulamalarda hem de evsel ve araştırma projelerinde anahtardır. Eğer hiç merak ettiyseniz Gerinim ölçer sensörü nedir? ve nasıl tamamlıyor HX711 modülü Yüksek hassasiyetli dijital teraziler yaratmanın bir yolunu arıyorsanız, doğru yerdesiniz. Burada, teoriden pratiğe her yönü ele alacağız, böylece her ayrıntıyı anlayacak ve kendi tartım sisteminizi nasıl uygulayacağınızı öğreneceksiniz.
Son zamanlarda kullanımı popüler hale geldi gerinim ölçerler gibi modüllerle birlikte HX711 ev yapımı terazilerin, ev otomasyon ürünlerinin ve hatta okul deneylerinin yaratılmasında. En güzeli, bu bileşenlerin uygun fiyatlı olması, Arduino gibi platformlarla uyumlu olması ve profesyonel düzeyde güvenilir ölçümler Doğru kalibre edilmişlerse. Temel işletimden entegrasyona ve programlamaya kadar her şeye adım adım bakalım.
Gerinim ölçer nedir ve nasıl çalışır?
La gerinim ölçer bir akreditasyonu uluslararası tanınırlık sağlayan piezodirençli sensör Bir deformasyonu (basınç, çekme veya sıkıştırma yoluyla) elektriksel dirençteki bir değişime dönüştüren, bu da bir yüzeye uygulanan kuvvetleri veya ağırlığı dolaylı olarak ölçmemizi sağlayan bir araçtır. Bu özellik, modern yük hücrelerinde yük algılama için temeldir..
En temel tasarımında, bir kalınlık ölçer şunlardan oluşur: çok ince metalik filament yapışkan bir filmin içine yerleştirilir. Yapıştırıldığı yapı deforme olduğunda, filament gerilir veya sıkıştırılır, direnci değişir. Bu değişim küçük de olsa uygulanan kuvvetle orantılıdır. ve elektriksel olarak analiz edilebilir.
Piezorezistif etki Ölçerin direnci gerildiğinde artar ve sıkıştırıldığında azalır. Bu, fiziksel çabanın hassas bir şekilde ölçülebilir bir elektrik sinyaline dönüştürülmesini sağlar.
Bu göstergeler genellikle aşağıdaki gibi standart direnç değerlerine sahiptir: 120Ω, 350Ω veya 1000Ωve deformasyonların neden olduğu değişimler asgari düzeydedir: örneğin, önemli yükler için 0.12 Ω üzerinde sadece 120 Ω'luk bir değişim. Ancak, uygun bir amplifikasyon ve ölçüm sistemi olmadan, bu küçük değişimleri tespit etmek zor olacaktır.
Yük hücresi: gerinim ölçerlerin uygulanması
bir yük hücresi Gerinim ölçerleri kullanan bir dönüştürücüdür mekanik kuvvetleri elektrik sinyallerine dönüştürmekÇalışma prensibi basittir: bir veya daha fazla gösterge, yük altında öngörülebilir şekilde deforme olacak şekilde tasarlanmış bir metal yapıya bağlanır. Ağırlık uygulandığında, göstergeler gibi yapı da deforme olur ve gerilime orantılı bir elektrik sinyali üretilir.
Farklı tipte yük hücreleri vardır (hidrolik, pnömatik, gerinim ölçer, vb.), ancak elektronik ve gömülü sistemlerde en yaygın olanı gerinim ölçerdir. Tutarlı tasarımı, yüksek hassasiyet ve kararlılık.
Hücreler boyut, şekil, kapasite ve mekanik düzenleme bakımından gramlarca ağırlığındaki küçük hücrelerden tonlarca ağırlığındaki endüstriyel versiyonlara kadar çeşitlilik gösterir.
Çoğu yük hücresi, dahili olarak Wheatstone köprüsü oluşturan 1, 2 veya 4 gerinim ölçeri monte eder., dirençteki küçük değişikliklere duyarlı bir elektrik devresi.
Wheatstone Köprüsü: Duyarlılığın Sırrı
El Wheatstone Köprüsü bir akreditasyonu uluslararası tanınırlık sağlayan kare şeklinde düzenlenmiş dört dirençten oluşan devre, bir veya daha fazlasının gerinim ölçer olabileceği. Yük olmadığında, devre dengededir ve çıkışları arasında potansiyel farkı yoktur. Ölçerler deforme olduğunda, bu denge bozulur. ve algılanabilir voltaj farklılıkları ortaya çıkıyor Uygulanan yükü yansıtan.
Bu yapılandırma Dirençteki değişikliklere karşı duyarlılığı artırır ve aksi takdirde yakalanması imkansız olan küçük değişikliklerin tespit edilmesine olanak sağlar.
Ev veya laboratuvar terazilerinde, birçok banyo terazisi ve tartım platformunda olduğu gibi, tam bir Wheatstone köprüsü oluşturan dört göstergenin kullanılması yaygındır. Bu, sıcaklık hatalarını azaltmaya ve doğrusallığı ve doğruluğu iyileştirmeye yardımcı olur.
HX711 modülüne neden ihtiyacımız var?
Wheatstone köprüsü voltaj değişimlerini yükseltse de, değişiklikler son derece küçük (mikrovolt mertebesinde). Arduino gibi mikrodenetleyiciler bunları tespit edemez, hassas ölçümler yapmayı bırakın.
El HX711 modülü Gerinim ölçer yük hücreli tartım sistemleri için özel olarak tasarlanmış, hassas okumalar sağlayan bir çiptir.
El HX711 gibi çalışır alet amplifikatörü y 24 bit analog-dijital dönüştürücü (ADC)Ana işlevi şudur:
- Wheatstone köprüsünden gelen diferansiyel sinyali alın.
- Bunu güçlendirin Kolay okuma için.
- Bunu yüksek çözünürlüklü dijital sinyale dönüştürün böylece mikrodenetleyici bunu işleyebilir.
Ayrıca HX711, I2C veriyoluna benzer şekilde sadece 2 pinli (Saat ve Veri) basit bir dijital arayüze sahip olup, bu da yazılımla bağlantıyı ve iletişimi basitleştiriyor.
HX711 modülünün özellikleri
El HX711 Yüksek hassasiyeti ve düşük maliyetiyle öne çıkıyor. Başlıca özelliklerinden bazıları şunlardır:
- 24 bit hassasiyet Minimum ağırlık değişimlerini tespit etmek için.
- Entegre ve programlanabilir sinyal amplifikasyonu (genellikle x128 veya x64).
- İki bağımsız analog giriş kanalı.
- 2 pinli dijital arayüz (Seri Veri ve Seri Saat).
- Beslenmesi 2,6V ila 5,5V, Arduino ve diğer mikrodenetleyicilerle uyumludur.
- Düşük enerji tüketimi.
Modül genellikle iki sıra pin ile gelir: Biri yük hücresine bağlanmak için, diğeri mikrodenetleyici için.
Bu pinler genellikle şu şekilde etiketlenir: E+, E-, A+, A-, VCC, GND, DT, SCKTipik yük hücresi kabloları şunlardır:
- Rojo: Pozitif uyarım (E+ / VCC)
- Siyah: Negatif uyarım (E- / GND)
- beyaz: Negatif çıktı (A-)
- Yeşil: Pozitif çıkış (A+)
Bağlantı tipleri ve yük hücresi çeşitleri
Standart yük hücresi kablolaması dört telden oluşur, ancak renkler üreticiye bağlı olarak değişebilir. Bazı ucuz veya geri dönüştürülmüş versiyonlarda üç tel bulunurken, daha gelişmiş olanlarda koruma veya topraklama için beşinci bir sarı veya mavi tel bulunur.
Ev projelerinde en yaygın yük hücreleri şunlardır: 5 kg veya 20 kgAncak endüstriyel uygulamalar için 50 kg ve üzeri kapasiteli versiyonları da mevcuttur.
Banyo terazilerinde olduğu gibi, birden fazla hücreyi birbirine bağlamak için, birleştirici modül veya elektrik bilgisi gerektiren manuel bağlantı. Doğru ölçüm için hücre üzerindeki ok yönünü not etmek, merkezi kısmın serbest kalmasını ve deformasyonun optimum olmasını sağlamak önemlidir.
Dijital bir terazinin montajı: malzemeler ve bağlantılar
inşa etmek dijital terazi Gerinim ölçerler ve HX711 ile şunlara ihtiyacınız olacak:
- Bir mikrodenetleyici (Arduino UNO, Nano, Mega, ESP8266 vb.).
- En az bir adet yük hücresi (1kg, 5kg, 20kg… ihtiyaca göre).
- Bir HX711 modülü.
- Platform için sert bir yüzey.
- Kablolar, konnektörler ve vidalar.
İsteğe bağlı olarak şunları ekleyebilirsiniz:
- Ağırlığı göstermek için LCD ekran veya gösterge.
- Tara ve mod düğmeleri.
- Yapının destekleri veya plakaları.
- ESP8266/ESP32 ile WiFi veya Bluetooth gibi bağlantı bileşenleri.
Bağlantılar basit:
- Hücre kablolarını HX711 pinlerine bağlayın: Kırmızıyı E+'ya, Siyahı E-'ye, Beyazı A-'ye, Yeşili A+'ya.
- HX711'in VCC ve GND'sini mikrodenetleyicinin 5V ve GND'sine bağlayın.
- HX711'in DT ve SCK'sını dijital pinlere (örnek 3 ve 2).
- Hücreyi yapıya monte edin, sadece merkezi alanın doğru ölçüm için boş kalmasını sağlayın.
Arduino ile programlama ve terazinin kalibre edilmesi
Verileri okumak için Bogde'nin HX711 kitapçısı, Arduino IDE Kütüphane Yöneticisi'nde mevcuttur. Bazı temel özellikler şunlardır:
- begin(pinData, pinClock): Modülü başlatın.
- görev(ler): Tara fonksiyonunda ağırlığı sıfırlar.
- ölçek_ayarla(ölçek): okumaları ağırlık birimlerine dönüştüren faktörü tanımlar.
- oku() / ortalamayı_oku(n): ham veya ortalama okumalar alın.
- get_value(n): okumayı, tare ağırlığı olmadan döndürür.
- get_units(n): terazi ve darası ile ayarlanan ağırlığı sunar.
Kalibrasyon, bilinen bir ağırlığın yerleştirilmesi, okumanın alınması ve ölçek faktörünün hesaplanmasından oluşur: ölçek = okuma / gerçek ağırlıkDaha sonra gelecekteki okumalara göre ayarlanmak üzere koda dahil edilir.
Doğru ve kararlı sonuçlar elde etmek için birden fazla ölçüm yapılması ve seri monitörde ölçek faktörünün ayarlanması önerilir.
HX711 ve Arduino ile dijital terazi için örnek programlar
Seri monitörde ağırlığı gösteren basit bir örnek şöyle olabilir:
#include "HX711.h" #define CALIBRATION 20780.0 // Kendi değerinizle değiştirin byte pinData = 3; byte pinClk = 2; HX711 balance; void setup() { Serial.begin(9600); balance.begin(pinData, pinClk); balance.set_scale(CALIBRATION); balance.tare(); } void loop() { Serial.print("Mevcut ağırlık: "); Serial.print(balance.get_units(10), 1); Serial.println(" kg"); delay(500); }
Sistem, hızlı ve doğru kalibrasyonlar için LCD ekran, butonlar eklenerek veya terazinin EEPROM'a kaydedilmesiyle geliştirilebilir ve daha profesyonel bir deneyim elde edilebilir.
Olası sorunlar ve pratik tavsiyeler
1. Tel renklerindeki çeşitlilikler: Bağlantıları veri sayfasını kullanarak veya dirençleri ölçerek kontrol edin. Genellikle, en yüksek dirence sahip çift uyarıma (+/-) karşılık gelir.
2. Tutarsız okumalar: Ölçümler ters veya düzensiz görünüyorsa A+ ve A- çıkış uçlarını değiştirin.
3. Mekanik stabilite: Hatalardan kaçınmak için hücreyi doğru bir şekilde sabitlediğinizden ve yapının yalnızca orta kısmının ağırlığı desteklediğinden emin olun.
4. Gürültü ve girişim: Mümkünse kısa, korumalı kablolar kullanın ve sistemi elektriksel gürültü kaynaklarından uzaklaştırın.
5. Sıcaklık değişimleri: Ölçüm cihazları ısıl değişimlere karşı hassastır; mümkünse kalibrasyonları stabil şartlarda yapın veya 4 ölçüm cihazlı hücreler kullanın.
Sistemin genişletilmesi ve olası uygulamaları
İşletim sisteminizle şu özellikleri ekleyebilirsiniz:
- Ağırlığı LCD ekranda görüntüleyin.
- Ağırlık limitleri için uyarılar ayarlayın.
- Uzaktan izleme için ESP8266/ESP32 üzerinden buluta bağlayın.
- Deneylerde, bileşen ölçümünde, otomasyonda, ev otomasyonunda vb. kullanabilirsiniz.
HX711 entegrasyonu eğitim projelerini, envanter kontrolünü, ticari terazileri, gaz silindiri kontrolünü ve daha birçok yaratıcı fikri kolaylaştırır.
