HX711模块-A/D称重原理讲解

679916383 2022-11-23 18780

模拟技术

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描述

　　HX711是一款专用于高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片，其内部集成了差分处理电路、稳压电源、片内时钟振荡器等，使电子秤传感器电路大大地简化。

称重传感器

　　主要参数

　　* 工作电压范围：2.6~5.5V;* 内部差分电路可编程增益为32，64，128，其中通道B固定增益为32;* 可选择10Hz或者80Hz的数据输出速率;* 低功耗，其工作电流<1.6mA,断电电流<1uA;

　　称重原理讲解

　　1. 假设接入100kg称重传感器

　　满量程输出电压=激励电压*灵敏度2.0mv/v 例如：供电电压是5v 乘以灵敏度2.0mv/v=满量程10mv。相当于有100Kg 重力产生时候产生10mV 的电压。

　　2. HX711对产生的10mV电压进行采样

　　711模块 A 通道带有128倍信号增益，可以将10mV 的电压放大128倍，然后采样输出24bit AD 转换的值，单片机通过指定时序将24bit 数据读出。

　　步骤1：计算传感器供电电压

　　HX711可以在产生 VAVDD 和 AGND 电压，即711模块上的 E+和 E-电压。

　　该电压通过 VAVDD=VBG(R1 +R2 )/R2计算。 VBG为模块儿基准电压1.25v，R1=20K，R2=8.2K，因此得出 VAVDD = 4.3V。

　　步骤2：计算AD输出最大值

　　在4.3V 的供电电压下100Kg 的传感器最大输出电压是4.3v*2mv/V = 8.6mV。

　　经过128倍放大后，最大电压为8.6mV*128 = 1100.8mV。

　　经过 AD 转换后输出的24bit 数字值最大为： 1100.8mV*(2^24) /4.3V ≈ 4294967

　　步骤3：程序中数据如何转换

称重传感器

unsigned long ReadCount(void)
{
    unsigned long Count;
    unsigned char i;
    SCL=0;      //使能AD（PD_SCL 置低）
    Count=0;
    while(SDA); //AD转换未结束则等待，否则开始读取
    for (i = 0; i < 24; i++)
    {
        SCL = 1;        //PD_SCL 置高（发送脉冲）
        Count=Count<<1; //下降沿来时变量Count左移一位，右侧补零
        SCL=0;          //PD_SCL 置低
        if(SDA) Count++;
    }
    SCL=1;
    Count=Count^0x800000;//第25个脉冲下降沿来时，转换数据
    SCL=0;
    return(Count);
}

　　获取当前采样的 AD 值，最大4294967，存放在 long 型变量 HX711_Buffer 中，因 long 型变量计算速率和存放空间占用资源太多，固除以100，缩放为 int 型，便于后续计算。

　　步骤4：将 AD值转换为重力值

　　假设重力为 X Kg 测量出来的 AD 值为 Y ;100Kg 传感器输出，发送给 AD 模块儿的电压为 X * 8.6mV / 100 = 0.086*X mV ;经过128倍增益后为 128 * 0.086 * X = 11.008*X mV ;转换为24bit 数字信号为 11.008*X * 2^24 /4.3V = 42949.67296*X ;所以 Y = 429496.7296X /100 = 429.4967296*X;因此得出X = Y / 429.4967296 Kg。

　　审核编辑：汤梓红

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