AVIA HX711 稱重AD采集芯片介紹

HX711 是一款由海芯科技（AVIA）設計的高精度、低噪聲模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），廣泛應用于各類稱重系統(tǒng)和力傳感器的數(shù)字信號處理。HX711 集成了高精度的16位ADC，專門針對壓力傳感器（如稱重傳感器）進行優(yōu)化。它的應用涵蓋了從家庭電子秤到工業(yè)級的自動化設備等各類稱重測量領域，得到了大量電子產(chǎn)品設計者的青睞。

本文將詳細介紹 HX711 芯片的基本參數(shù)、工作原理、特點、應用以及如何在實際項目中進行使用。

1. HX711芯片基本概述

HX711 是一款低功耗、高精度的16位A/D轉(zhuǎn)換器，專為負載傳感器（如稱重傳感器）設計。它具有兩路差分輸入通道，可以連接一個或多個橋式傳感器，能夠?qū)鞲衅鬏敵龅哪M信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，從而方便后續(xù)的微控制器處理。

HX711 內(nèi)部集成了一個低噪聲、低漂移的儀表放大器，可以直接放大來自傳感器的微弱信號。由于其精度高、響應速度快，它通常用于需要高精度模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量的場合，如電子秤、自動化設備、醫(yī)療器械等領域。

2. HX711芯片的主要特點

HX711 芯片的主要特點包括：

1. 高精度和高分辨率：HX711 提供16位的分辨率，并且具有高達80dB的信號與噪聲比（SNR），這使得它非常適合精密的重量或力的測量。

2. 低功耗：HX711 的功耗非常低，適用于低功耗的便攜設備，如電池供電的電子秤。

3. 內(nèi)置增益調(diào)節(jié)：HX711 提供兩個增益選項（32和128倍），能夠根據(jù)需要調(diào)整放大倍數(shù)，適應不同類型的傳感器。

4. 差分輸入：HX711 具有兩個差分輸入通道，允許同時處理來自兩個傳感器的信號，這對于多通道的應用非常重要。

5. 低漂移和低噪聲：由于內(nèi)置了高精度的儀表放大器，HX711 能夠提供穩(wěn)定的輸出，具有較低的溫度漂移和噪聲，確保稱重過程中的數(shù)據(jù)精度。

6. 簡單的接口：HX711 通過兩條引腳（SCK和DT）與微控制器進行通信，簡化了硬件設計。

7. 適應性強：HX711 的輸入電壓范圍廣，可以從2.6V到5.5V不等，適應多種工作環(huán)境。

3. HX711芯片的工作原理

HX711 的工作原理可以分為信號輸入、放大、采樣、轉(zhuǎn)換四個主要階段：

1. 信號輸入： HX711 通過兩個差分輸入引腳（稱為輸入通道A和B）接收來自稱重傳感器的模擬信號。由于稱重傳感器輸出的信號非常微弱，HX711 內(nèi)置的儀表放大器會對其進行放大處理。

2. 放大過程： HX711 內(nèi)部集成了一個精密的儀表放大器，能夠?qū)⑽⑷醯妮斎胄盘柗糯螅峁└鼜姷男盘柟┖罄m(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。放大器提供兩個增益選項：32倍和128倍，根據(jù)不同的應用需求進行選擇。

3. 采樣和轉(zhuǎn)換： 在放大后的模擬信號基礎上，HX711 會通過內(nèi)部的16位ADC對其進行采樣并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。該過程通過調(diào)制解調(diào)器（Sigma-Delta ADC）實現(xiàn)，能夠有效地去除噪聲并提高精度。

4. 輸出數(shù)字信號： 最后，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過 HX711 的數(shù)據(jù)引腳（DT）輸出，供微控制器或其他處理單元進行進一步的分析和計算。

4. HX711芯片的應用

HX711 主要應用于需要高精度模擬信號轉(zhuǎn)換的場合，特別是與負載傳感器相關的應用。以下是幾種常見的應用場景：

4.1 電子秤

電子秤是 HX711 最常見的應用之一。HX711 能夠與壓電傳感器（如稱重傳感器）連接，精確地將壓力信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供電子秤系統(tǒng)進行重量測量。HX711 的高精度、低噪聲性能使得它在精密測量方面表現(xiàn)出色。

4.2 力傳感器

HX711 也廣泛應用于力傳感器的測量。它能夠?qū)⑽⑷醯牧π盘栟D(zhuǎn)換為數(shù)字信號，適用于機器人、自動化生產(chǎn)線等領域。由于 HX711 的高精度和可調(diào)增益，它能夠適應不同強度的信號輸入。

4.3 工業(yè)自動化

在工業(yè)自動化中，HX711 可用于各種設備的稱重和力檢測系統(tǒng)，例如料倉稱重、壓力監(jiān)測、物料計量等。它能夠精確檢測物體的質(zhì)量或力量，并通過數(shù)字輸出與其他設備進行集成，確保自動化系統(tǒng)的精確操作。

4.4 醫(yī)療設備

HX711 在醫(yī)療設備中也有一定的應用，尤其是在一些要求高精度測量的儀器中，如醫(yī)療稱重設備、壓力傳感器等。HX711 的高穩(wěn)定性和低噪聲特性，使其在醫(yī)療設備中表現(xiàn)出色，能夠提供準確可靠的數(shù)據(jù)支持。

4.5 力學實驗

在一些物理實驗或力學測試中，HX711 可以作為信號采集系統(tǒng)的一部分，將實驗中得到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，供進一步分析和處理。其高精度的ADC特性能夠確保實驗結(jié)果的準確性。

5. 如何使用HX711芯片

使用 HX711 芯片的過程相對簡單，但需要一定的硬件和編程知識。通常，HX711 會與微控制器（如 Arduino、STM32 等）配合使用。以下是一個基本的使用步驟：

5.1 硬件連接

首先，將 HX711 的引腳連接到微控制器的相應端口。HX711 的主要引腳包括：

• VCC：電源輸入端，通常接5V。

• GND：接地端。

• DT：數(shù)據(jù)輸出端，連接到微控制器的輸入引腳。

• SCK：時鐘輸入端，連接到微控制器的輸出引腳。

• VREF：參考電壓輸入端，通常接地或通過外部參考電壓設置。

然后，連接稱重傳感器的輸出端口到 HX711 的輸入端。HX711 有兩個輸入通道（A和B），可以連接兩個傳感器，但通常只有一個通道連接到稱重傳感器。

5.2 編寫程序

使用 HX711 時，微控制器需要通過控制 SCK 引腳來向 HX711 發(fā)送時鐘信號，同時通過 DT 引腳讀取數(shù)據(jù)。程序中需要設置合適的時鐘頻率和數(shù)據(jù)讀取頻率，并進行相應的數(shù)據(jù)處理。以下是一個簡單的 Arduino 示例代碼：

#include "HX711.h"

HX711 scale; // 創(chuàng)建HX711對象

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // 初始化串口通信
  scale.begin(2, 3);  // 將SCK和DT引腳連接到2和3號引腳
}

void loop() {
  if (scale.is_ready()) {
    long weight = scale.get_units();  // 獲取稱重數(shù)據(jù)
    Serial.println(weight);  // 輸出數(shù)據(jù)
  } else {
    Serial.println("HX711 not found.");
  }
  delay(1000);  // 每秒讀取一次數(shù)據(jù)
}

該代碼通過 Arduino 控制 HX711，將稱重數(shù)據(jù)輸出到串口監(jiān)視器，便于調(diào)試和顯示。

5.3 校準

為了確保測量結(jié)果的準確性，HX711 需要進行校準。通常，通過已知質(zhì)量的標準物體進行稱重，將輸出的數(shù)字信號與實際重量進行比對，并計算出一個校準因子。此后，使用該因子對后續(xù)測量數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，從而得到準確的重量值。

6. 總結(jié)

HX711 是一款高精度、低功耗、功能強大的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，專為稱重傳感器設計。它能夠提供穩(wěn)定、精確的數(shù)字輸出，適用于各種精密測量應用，如電子秤、工業(yè)自動化、醫(yī)療設備等。