如今， 精确测量重量和力量 无论是在工业应用还是国内和研究项目中，它都是关键。如果你曾经想过 什么是应变计传感器？ 以及它如何补充 HX711模块 如果您正在寻找打造高精度电子秤的方法，那么您来对地方了。在这里，我们将从理论到实践，逐一讲解，帮助您理解每个细节，并学习如何构建您自己的称重系统。
近年来，使用变得流行起来 应变计 以及诸如 HX711 自制秤、家庭自动化产品，甚至学校实验。最重要的是，这些组件价格实惠，兼容 Arduino 等平台，并且允许 专业水平的可靠测量 如果校准正确的话。让我们一步一步地了解所有内容，从基本操作到集成和编程。
什么是应变计以及它是如何工作的？
La 测量学中的拉伸 是 压阻传感器 它将变形（无论是压力、牵引力还是压缩）转化为电阻的变化，从而使我们能够间接测量施加到表面的力或重量。 此特性对于现代称重传感器中的负载传感至关重要。.
塞尺最基本的设计包括 非常细的金属丝 放置在粘合膜内。当粘合结构变形时，灯丝会拉伸或压缩，从而改变其阻力。 这种变化虽然很小，但与施加的力成正比。 并可进行电分析。
压阻效应 应变片的电阻在拉伸时增大，在压缩时减小。这使得物理力能够转化为精确可测量的电信号。
这些仪表通常具有标准电阻值，例如 120Ω、350Ω或1000Ω，且变形引起的变化很小：例如，在较大负载下，0.12 Ω 电阻的变化仅为 120 Ω。然而，如果没有合适的放大和测量系统，这些微小的变化将难以检测到。
称重传感器：应变计的应用
一 称重传感器 它是一种利用应变计来 将机械力转换为电信号其工作原理很简单：将一个或多个压力表连接到一个金属结构上，该结构设计为在负载下可预测地变形。当施加重量时，金属结构和压力表都会变形，并产生与应力成比例的电信号。
有不同类型的称重传感器 （液压、气动、应变计等），尽管在电子和嵌入式系统中最常见的是应变计。其一致的设计允许 高精度、高稳定性.
电池的尺寸、形状、容量和机械布置各不相同，从重达几克的小型电池到重达数吨的工业电池。
大多数称重传感器内部安装 1、2 或 4 个应变计，形成惠斯通电桥。，对电阻的微小变化敏感的电路。
惠斯通电桥：灵敏度的秘密
El 惠斯通电桥 是 四个电阻排列成正方形的电路，其中一个或多个可能是应变计。当没有负载时，电路处于平衡状态，其输出之间没有电位差。当应变计变形时，这种平衡就会被打破。 并出现可检测到的电压差 反映施加的负载。
这个配置 增加对阻力变化的灵敏度 并可以检测到微小的变化，否则这些变化是不可能捕捉到的。
在家用或实验室秤中，通常使用四个仪表组成一个完整的惠斯通电桥，许多浴室秤和称重台就是如此。这有助于减少温度误差，并提高线性度和准确度。
为什么我们需要HX711模块？
虽然惠斯通电桥放大了电压变化， 变化非常小 （微伏级）。像 Arduino 这样的微控制器几乎无法检测到它们，更不用说进行精确测量了。
El HX711模块 它是专为带有应变计称重传感器的称重系统设计的芯片，有助于实现准确的读数。
El HX711 它像 仪表放大器 y 24位模数转换器（ADC）其主要功能是：
- 接收惠斯通电桥的差分信号.
- 放大它 方便阅读。
- 将其转换为高分辨率数字信号 以便微控制器可以处理它。
此外，HX711具有简单的数字接口，只有2个引脚（时钟和数据），类似于I2C总线，简化了与软件的连接和通信。
HX711模块的特点
El HX711 它以高灵敏度和低成本脱颖而出。其主要特点包括：
- 24位精度 检测最小的体重变化。
- 集成和可编程信号放大（通常为 x128 或 x64）。
- 两个独立的模拟输入通道。
- 具有 2 个引脚的数字接口（串行数据和串行时钟）。
- 食品 2,6V到5,5V，兼容Arduino和其他微控制器。
- 低能耗。
该模块通常带有两排引脚：一排用于连接称重传感器，一排用于连接微控制器。
这些引脚通常标记为： E+、E-、A+、A-、VCC、GND、DT、SCK典型的称重传感器电缆有：
- 红色： 正激励（E+/VCC）
- 黑色： 负激励（E-/GND）
- 白： 负极输出（A-）
- 绿色： 正极输出（A+）
连接类型和称重传感器型号
标准称重传感器接线为四线，但颜色可能因制造商而异。一些廉价或再生版本有三线，而更先进的版本则包含第五根黄色或蓝色线，用于屏蔽或接地。
在家庭项目中，最常见的称重传感器是 5公斤或20公斤，尽管对于工业应用，也有重量高达 50 公斤或更大的版本。
为了连接多个电池，例如浴室秤， 合路器模块 或手动连接，这需要电气知识。务必注意电池上箭头的方向，以确保中心部分自由且变形达到最佳状态。
组装电子秤：材料和连接
建立一个 数字秤 使用应变计和 HX711，您将需要：
- 微控制器（Arduino UNO、Nano、Mega、ESP8266等）。
- 至少一个称重传感器（根据需要，1kg、5kg、20kg……）。
- HX711模块。
- 平台的坚固表面。
- 电缆、连接器和螺丝。
您还可以选择添加：
- LCD 屏幕或显示屏显示重量。
- 皮重和模式按钮。
- 结构的支撑或板材。
- 带有 ESP8266/ESP32 的 WiFi 或蓝牙等连接组件。
连接很简单：
- 将电池线连接到 HX711 针脚：红色连接到 E+，黑色连接到 E-，白色连接到 A-，绿色连接到 A+。
- HX711 的 VCC 和 GND 到微控制器的 5V 和 GND。
- HX711 的 DT 和 SCK 到数字引脚（示例 3 和 2）。
- 将电池安装在结构上，确保只有中心区域保持自由以进行正确测量。
使用 Arduino 进行编程并校准秤
要读取数据， 博格德的HX711书店，可在 Arduino IDE 库管理器中使用。一些主要功能包括：
- 开始（pinData，pinClock）： 启动模块。
- 任务： 在去皮功能中设置零重量。
- 设置比例（比例）： 定义将读数转换为重量单位的因子。
- 读取（）/读取平均值（n）： 获得原始或平均读数。
- 获取值（n）： 返回不带皮重的读数。
- 获取单位（n）： 提供用秤和皮重调整的重量。
校准包括放置已知重量、读取读数和计算比例因子： 秤重 = 读数 / 实际重量。然后将其引入到代码中，以适应未来的读数。
建议进行多次测量并调整串行监视器上的比例因子以获得准确、稳定的结果。
使用 HX711 和 Arduino 的数字秤示例程序
在串行监视器上显示重量的一个简单示例是：
#include "HX711.h" #define CALIBRATION 20780.0 // 用您自己的值替换 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("当前重量： "); Serial.print(balance.get_units(10), 1); Serial.println(" kg"); 延迟(500); }
可以通过添加 LCD 显示屏、按钮或将刻度存储在 EEPROM 中来增强系统，以便快速准确地校准，从而获得更专业的体验。
可能出现的问题和实用建议
1. 电线颜色的变化： 使用数据表或测量电阻来检查连接。通常，电阻最大的一对对应于激励 (+/-)。
2. 读起来不连贯： 如果测量结果出现反转或不稳定，请交换 A+ 和 A- 输出引线。
3.机械稳定性： 确保正确固定电池，并且只有结构的中心部分支撑重量以避免错误。
4.噪音和干扰： 如果可能的话，使用短的屏蔽电缆，并将系统远离电噪声源。
5.温度变化： 仪表对热变化很敏感；如果可能的话，请在稳定的条件下进行校准或使用带有 4 个仪表的电池。
系统的扩展和可能的应用
使用您的操作系统，您可以添加功能：
- 在 LCD 屏幕上显示重量。
- 设置重量限制警报。
- 通过ESP8266/ESP32连接到云端，实现远程监控。
- 可用于实验、成分测量、自动化、家庭自动化等。
HX711 集成促进了教育项目、库存控制、商业规模、气瓶控制以及更多创意想法。
