มุมมอง: 222 ผู้แต่ง: Leah Publish Time: 2025-01-23 Origin: เว็บไซต์
เมนูเนื้อหา
ทำความเข้าใจกับ HX711 และเซลล์โหลด
ส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการสอบเทียบ
- ขั้นตอนที่ 2: การใช้น้ำหนักที่รู้จัก
- ขั้นตอนที่ 3: ค่าการอ่านและการคำนวณปัจจัยการสอบเทียบ
- ขั้นตอนที่ 4: การปรับปัจจัยการสอบเทียบในรหัส
การทดสอบความแม่นยำในการสอบเทียบ
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการสอบเทียบเซลล์โหลด
การขยายเนื้อหาสำหรับความยาวบทความเต็มรูปแบบ
- ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่มีผลต่อประสิทธิภาพของเซลล์โหลด
- ตัวอย่างการใช้งานรหัสโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกัน
- 2. ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าปัจจัยการสอบเทียบของฉันถูกต้องหรือไม่?
- 3. ฉันสามารถใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์กับ HX711 ได้หรือไม่?
- 4. ฉันควรทำอย่างไรถ้าการอ่านของฉันไม่เสถียร?
- 5. จำเป็นต้องสอบเทียบทุกครั้งที่ใช้เซลล์โหลดหรือไม่?
การปรับเทียบเซลล์โหลดความตึงโดยใช้แอมพลิฟายเออร์ HX711 เป็นขั้นตอนสำคัญในการรับรองการวัดน้ำหนักที่แม่นยำ HX711 เป็นตัวแปลงแบบอะนาล็อกเป็นดิจิตอลแบบอะนาล็อก 24 บิต (ADC) ที่มีความแม่นยำสำหรับเครื่องชั่งน้ำหนักและแอพพลิเคชั่นควบคุมอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ บทความนี้จะเจาะลึกวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการปรับเทียบเซลล์โหลดความตึงด้วย HX711 ให้คำแนะนำโดยละเอียดตัวอย่างรหัสและเคล็ดลับการแก้ไขปัญหา
ก่อนที่จะดำน้ำในวิธีการสอบเทียบจำเป็นต้องเข้าใจว่า HX711 และโหลดเซลล์ทำงานอย่างไร
- เซลล์โหลด: เซ็นเซอร์เหล่านี้แปลงแรงหรือน้ำหนักเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วพวกเขาประกอบด้วยมาตรวัดความเครียดที่เปลี่ยนความต้านทานเมื่อยืดหรือบีบอัด
- HX711: โมดูลนี้ขยายสัญญาณขนาดเล็กจากเซลล์โหลดและแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลที่สามารถประมวลผลได้โดยไมโครคอนโทรลเลอร์เช่น Arduino มันมีคุณสมบัติ:
- ความแม่นยำสูง (ความละเอียด 24 บิต)
- อินพุตที่แตกต่างกันสองรายการ
- การใช้พลังงานต่ำ
ในการปรับเทียบเซลล์โหลดความตึงด้วย HX711 คุณจะต้อง:
- โหลดเซลล์ (ประเภทความตึง)
- โมดูล HX711
- คณะกรรมการ Arduino (เช่น Arduino Uno)
- สายจัมเปอร์
- น้ำหนักที่รู้จักสำหรับการสอบเทียบ
- Breadboard (ไม่บังคับ)
1. การเชื่อมต่อการเดินสาย: เชื่อมต่อเซลล์โหลดกับ HX711 ตามรหัสสีต่อไปนี้:
- สีแดง (กระตุ้น +) ถึง E +
- สีดำ (การกระตุ้น -) ถึง e-
- สีขาว (สัญญาณ +) ถึง A +
- สีเขียว (สัญญาณ -) ถึง A-
จากนั้นเชื่อมต่อ HX711 กับ Arduino:
- VCC ถึง 5V
- gnd ถึง gnd
- DT (ข้อมูล) ไปยังพินดิจิตอล (เช่น D2)
- SCK (นาฬิกา) ไปยังพินดิจิตอลอื่น (เช่น D3)
2. ติดตั้งไลบรารี: เปิด Arduino IDE และติดตั้งไลบรารี HX711 จาก Library Manager
การสอบเทียบเกี่ยวข้องกับการปรับระบบเพื่อให้สะท้อนน้ำหนักที่รู้จักอย่างถูกต้อง ทำตามขั้นตอนเหล่านี้:
ก่อนที่จะวางน้ำหนักไว้บนเซลล์โหลดคุณต้องเก็บไว้:
#include 'hx711.h '
#define loadcell_dout_pin 2
#define loadcell_sck_pin 3
สเกล HX711;
โมฆะการตั้งค่า () {
serial.begin (9600);
scale.begin (loadcell_dout_pin, loadcell_sck_pin);
scale.tare (); // รีเซ็ตสเกลเป็นศูนย์
serial.println ( 'scale tared. ');
-
เมื่อ tared วางน้ำหนักที่รู้จักบนเซลล์โหลด เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุดให้ใช้น้ำหนักที่อย่างน้อย 50% ของความจุสูงสุดของเซลล์โหลดของคุณ
หลังจากวางน้ำหนักที่รู้จักให้อ่านเอาต์พุตจาก HX711:
อ่านยาว = scale.get_units (10); // ค่าเฉลี่ยมากกว่า 10 การอ่าน
serial.print ( 'การอ่าน: ');
serial.println (อ่าน);
ใช้การอ่านนี้เพื่อคำนวณปัจจัยการสอบเทียบของคุณ:
ปัจจัยการสอบเทียบ = น้ำหนัก/การอ่านที่รู้จักกัน
ตัวอย่างเช่นหากคุณวางน้ำหนัก 1 กิโลกรัมและอ่านจำนวน 5,000 ครั้ง:
ปัจจัยการสอบเทียบ = 1,000/5000 = 0.2
อัปเดตรหัสของคุณด้วยปัจจัยการสอบเทียบนี้:
การสอบเทียบ float_factor = 0.2; // ปรับตามการคำนวณของคุณ
scale.set_scale (calibration_factor);
หลังจากตั้งค่าปัจจัยการสอบเทียบให้ทดสอบการตั้งค่าของคุณโดยวางน้ำหนักที่รู้จักกันบนเซลล์โหลดและสังเกตเอาต์พุตในจอภาพอนุกรม หากความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นให้ทำซ้ำขั้นตอนที่ 1-4 จนกว่าคุณจะได้รับการอ่านที่สอดคล้องกัน
เพื่อให้แน่ใจว่าการสอบเทียบเซลล์โหลดความตึงที่แม่นยำของคุณด้วย HX711 ให้พิจารณาใช้แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเหล่านี้:
- เลือกน้ำหนักที่เหมาะสม: ใช้น้ำหนักที่เป็นตัวแทนของช่วงการวัดที่คุณคาดหวังเสมอ ตัวอย่างเช่นหากเซลล์โหลดของคุณมีความจุสูงสุด 5 กิโลกรัมให้ใช้น้ำหนักรอบ ๆ ค่านี้สำหรับการสอบเทียบ
- การปรับเทียบเป็นประจำ: ขึ้นอยู่กับความถี่ในการใช้งานและสภาพแวดล้อมสร้างตารางการสอบเทียบปกติ สำหรับการใช้งานที่สำคัญให้พิจารณาการสอบเทียบรายเดือนหรือรายไตรมาส
- ขั้นตอนการสอบเทียบเอกสาร: เก็บบันทึกรายละเอียดของวันที่สอบเทียบวิธีที่ใช้และการปรับเปลี่ยนใด ๆ เอกสารนี้มีความสำคัญสำหรับการตรวจสอบย้อนกลับและการประกันคุณภาพ
- พิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: ความผันผวนของอุณหภูมิและความชื้นอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของเซลล์โหลด การปรับเทียบในสภาพแวดล้อมที่เลียนแบบสภาพการปฏิบัติงานอย่างใกล้ชิดที่สุด
1. การอ่านที่ไม่สอดคล้องกัน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่า:
- เซลล์โหลดมีความเสถียรและไม่สั่นสะเทือน
- สายไฟนั้นถูกต้องและปลอดภัย
- คุณใช้น้ำหนักใกล้กับช่วงการวัดที่คาดหวัง
2. เอาต์พุตศูนย์: หากคุณได้รับเอาต์พุตเป็นศูนย์:
- ยืนยันว่าคุณได้รับการดูแลอย่างถูกต้อง
- ตรวจสอบว่ามีน้ำหนักใด ๆ บนเซลล์โหลดระหว่างการตื้นหรือไม่
3. ความผันผวนของปัจจัยการสอบเทียบ: หากปัจจัยการสอบเทียบของคุณเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญด้วยน้ำหนักที่แตกต่างกัน:
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณกำลังสอบเทียบกับน้ำหนักมากกว่า 50% ของความจุของเซลล์โหลดของคุณ
- ตรวจสอบปัญหาเชิงกลในวิธีการใช้น้ำหนัก
สำหรับการสอบเทียบที่แม่นยำยิ่งขึ้นให้พิจารณาใช้เทคนิคขั้นสูงเช่น:
- การสอบเทียบแบบหลายจุด: แทนที่จะเป็นเพียงสองจุด (ศูนย์และน้ำหนักที่รู้จักหนึ่ง) ให้ใช้น้ำหนักที่รู้จักหลายอย่างในช่วงของโหลดที่คาดหวัง วิธีนี้ช่วยระบุความไม่เป็นเชิงเส้นในการตอบสนองของเซ็นเซอร์
- การสอบเทียบ Deadweight: วิธีนี้ใช้น้ำหนักที่แม่นยำเพื่อใช้แรงที่รู้จักโดยตรงกับเซลล์โหลด ถือเป็นหนึ่งในวิธีที่แม่นยำที่สุดสำหรับการปรับเทียบเซลล์โหลด แต่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ
- การปรับเทียบ Load Cell Simulator: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องจำลองไฟฟ้าที่สร้างสัญญาณที่สอดคล้องกับโหลดที่รู้จัก มันสามารถเร็วกว่าวิธีการทางกายภาพ แต่ต้องเข้าถึงอุปกรณ์เฉพาะ
ในการเข้าถึงคำทั้งหมด 2,400 คำเราสามารถอธิบายเพิ่มเติมในหลายส่วนรวมถึงคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่มีผลต่อความแม่นยำในการสอบเทียบตัวอย่างเพิ่มเติมของการใช้งานรหัสสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกันโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ต่างๆ ไดอะแกรมการเดินสาย
เซลล์โหลดอาจมีความไวต่อสภาพแวดล้อมเช่นความผันผวนของอุณหภูมิระดับความชื้นและการสั่นสะเทือนจากเครื่องจักรใกล้เคียงหรือการจราจรทางเดินเท้า
- ผลกระทบของอุณหภูมิ: โดยทั่วไปแล้วเซลล์โหลดจะมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่ระบุโดยผู้ผลิตซึ่งระบุว่าเอาต์พุตของพวกเขาอาจล่องลอยต่อการเปลี่ยนแปลงระดับอุณหภูมิเท่าใด ตัวอย่างเช่น:
อุณหภูมิดริฟท์ = ความไว×ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ×ΔT
โดยที่ΔTคือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากเงื่อนไขมาตรฐานระหว่างการสอบเทียบ
- อิทธิพลของความชื้น: ความชื้นสูงสามารถนำไปสู่การควบแน่นของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งอาจแนะนำเสียงรบกวนในการวัดหรือแม้แต่การเชื่อมต่อลัดวงจรหากความชื้นแทรกซึมพื้นที่ที่มีความอ่อนไหว
- การรบกวนแบบสั่นสะเทือน: การสั่นสะเทือนอาจทำให้เกิดการอ่านชั่วคราว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องแยกเซลล์โหลดออกจากเครื่องจักรกลหนักโดยใช้การติดตั้งแบบหน่วงหรือแผ่นยางเมื่อทำการสอบเทียบในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม
ในขณะที่บทเรียนมากมายมุ่งเน้นไปที่การตั้งค่า Arduino เนื่องจากความนิยมของพวกเขาในหมู่มือสมัครเล่นและนักการศึกษาแพลตฟอร์มอื่น ๆ เช่น Raspberry Pi หรือ ESP32 ยังมีตัวเลือกที่แข็งแกร่งสำหรับการเชื่อมต่อกับโมดูล HX711:
// ตัวอย่างโค้ดตัวอย่างสำหรับ esp32 โดยใช้ hx711
#include 'hx711.h '
สเกล HX711;
โมฆะการตั้งค่า () {
serial.begin (115200);
scale.begin (loadcell_dout_pin, loadcell_sck_pin);
scale.tare (); // รีเซ็ตมาตราส่วนเป็นศูนย์
-
เป็นโมฆะลูป () {
serial.print ( 'น้ำหนัก: ');
serial.println (scale.get_units (10), 1); // รับค่าเฉลี่ยมากกว่า 10 การอ่าน
-
การใช้งานอย่างง่ายนี้ช่วยให้ผู้ใช้ที่คุ้นเคยกับการเขียนโปรแกรม ESP32 เพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้กับไลบรารีที่มีอยู่ซึ่งออกแบบมาสำหรับการทำงานของ HX711
เมื่อผู้ใช้พบปัญหากับเซลล์โหลดของพวกเขาไม่ตอบสนองเชิงเส้นหรืออย่างสม่ำเสมอในระหว่างการทำงาน:
- การทดสอบการคืบ: การอนุญาตให้มีน้ำหนักคงที่ในเซลล์โหลดเมื่อเวลาผ่านไปสามารถเปิดเผยพฤติกรรมการคืบซึ่งอาจจำเป็นต้องมีการปรับเทียบใหม่หลังจากช่วงเวลาที่กำหนด
- การวัด Hysteresis: สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการโหลดน้ำหนักลงบนเซ็นเซอร์จากนั้นขนถ่ายมันในขณะที่บันทึกการอ่านในแต่ละขั้นตอน- การเปรียบเทียบค่าเหล่านี้ช่วยระบุการตอบสนองที่ไม่ใช่เชิงเส้นบ่งบอกถึงการสึกหรอหรือความเสียหายภายในเกจวัดความเครียด
การปรับเทียบเซลล์โหลดความตึงของ HX711 เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวัดที่แม่นยำในการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่เครื่องชั่งอุตสาหกรรมไปจนถึงโครงการ DIY โดยทำตามวิธีการที่ระบุไว้เหล่านี้และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดผู้ใช้สามารถมั่นใจได้ว่าระบบของพวกเขาได้รับการสอบเทียบอย่างถูกต้องซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้
โหลดเซลล์แรงดึงวัดแรงดึงหรือโหลดที่ใช้ตามความยาว
คุณสามารถตรวจสอบได้โดยการทดสอบน้ำหนักที่รู้จักต่าง ๆ หากการอ่านมีความสอดคล้องกับน้ำหนักที่แตกต่างกันปัจจัยการสอบเทียบของคุณน่าจะถูกต้อง
ใช่ในขณะที่ใช้กันทั่วไปกับ Arduino ไมโครคอนโทรลเลอร์ใด ๆ ที่สามารถเชื่อมต่อกับสัญญาณดิจิตอลสามารถทำงานกับ HX711 ได้
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจัดวางน้ำหนักที่มั่นคงตรวจสอบการเชื่อมต่อและพิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเช่นการสั่นสะเทือนหรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่มีผลต่อการอ่าน
การสอบเทียบควรดำเนินการเป็นระยะหรือเมื่อใดก็ตามที่มีการเปลี่ยนแปลงในการตั้งค่าหรือสภาพแวดล้อมที่อาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำ
[1] https://www.fibossensor.com/how-to-get-a-calibrated-value-from-load-cell-hx711.html
[2] https://www.micro-tess.com/load-cell-calibration/
[3] https://randomnerdtutorials.com/arduino-load-cell-hx711/
[4] https://mhforce.com/load-cell-calibration-does-not-match/
[5] https://forum.arduino.cc/t/hx711-calibration/1137872
[6] https://www.omega.com/en-us/resources/load-cell-calibration
[7] https://www.massload.com/a-comprehensive-guide-to-calibrating-load-cells-and-maintaining-crane-scale-curacy/
[8] https://www.instructables.com/tutorial-how-to-calibrate-and-interface-load-cell-//
[9] https://www.apecusa.com/blog/why-is-my-load-cell-cell-inaccure--11-problems-and-solutions-for-troubleshooting-load-cells/
[10] https://github.com/bogde/hx711/issues/70
[11] https://www.allelcoelec.com/blog/how-to-set-up-pal-palibrate-load-cells-with-the-hx711.html
[12] https://www.lcmsystems.com/load-cell-calibration-portance-and-methods
[13] https://hackaday.io/project/162723-hedgehog-feeder/log/159813-calibrating-the-hx711-load
[14] https://www.smdsensors.com/load-cell-troublesooting-guide/
[15] https://community.particle.io/t/hx711-calibration-factor-issue/56921
[16] https://www.youtube.com/watch?v=AwSBBMUPJSC
[17] https://www.phidgets.com/docs/calibrating_load_cells
[18] https://www.youtube.com/watch?v=ZWJW_BTFIUC
[19] https://activescale.com/common-causes-of-load-cell-malfunction/
[20] https://gist.github.com/matt448/14d118e2fc5b6217da11
[21] https://randomnerdtutorials.com/esp32-load-cell-hx711/
[22] https://mhforce.com/force-training-programs/load-cell-calibration/
[23] https://www.800loadcel.com/blog/10-most-common-load-cell-problems-you-cant-ignore.html
[24] https://learn.sparkfun.com/tutorials/load-cell-amplifier-hx711-breakout-hookup-guide/all
[25] https://www.hbkworld.com/en/knowledge/resource-center/articles/the-load-cell-calibration-standard-iso-376
[26] https://sensing-systems.com/basic-facts/faulty-load-cell-4-problems-to-look-for/
[27] https://www.youtube.com/watch?v=SXZOAGF1KOO
[28] https://www.fibossensor.com/news/best-practices-for-load-cell-calibration.html
[29] https://www.linkedin.com/pulse/overcome-common-load-cell-measurement-errors-our-nmn3e
[30] https://www.instructables.com/arduino-scale-with-5kg-load-cell-and-hx711-amplifi/
[31] https://www.diyengineers.com/2022/05/19/load-cell-with-hx711-how-to-use-with-examples/
[32] https://forum.arduino.cc/t/load-cell-calibration-questions-and-problems/645049
[33] https://www.youtube.com/watch?v=SFP3WD4SVBM
[34] https://forum.arduino.cc/t/hx711-with-load-cell-calibration/650485
