發布日期：2022-10-09 點擊率：150
HX711
稱重傳感器專用模擬/數字（A/D）轉換器芯片
簡介：
HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設計的24位A/D轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩壓電源、片內時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優點。降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端MCU芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅動，無需對芯片內部的寄存器編程。輸入選擇開關可任意選取通道A或通道B，與其內部的低噪聲可編程放大器相連。通道A的可編程增益為128或64，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為±20mV或±40mV。通道B則為固定的32增益，用于系統參數檢測。芯片內提供的穩壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內的A/D轉換器提供電源，系統板上無需另外的模擬電源。芯片內的時鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動復位功能簡化了開機的初始化過程。
特點：
兩路可選擇差分輸入
片內低噪聲可編程放大器，可選增益為64 和128
片內穩壓電路可直接向外部傳感器和芯片內A/D 轉換器提供電源
片內時鐘振蕩器無需任何外接器件，必要時也可使用外接晶振或時鐘
上電自動復位電路
簡單的數字控制和串口通訊：所有控制由管腳輸入，芯片內寄存器無需編程
可選擇10Hz 或80Hz 的輸出數據速率
同步抑制50Hz 和60Hz 的電源干擾
耗電量（含穩壓電源電路）：典型工作電流：<1.7mA, 斷電電流：<1μA
工作電壓范圍：2.6 ~ 5.5V
工作溫度范圍：-20 ~ +85℃
16 管腳的SOP-16 封裝
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管腳說明
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模擬輸入
通道A模擬差分輸入可直接與橋式傳感器的差分輸出相接。由于橋式傳感器輸出的信號較小，為了充分利用A/D轉換器的輸入動態范圍，該通道的可編程增益較大，為128或64。這些增益所對應的滿量程差分輸入電壓分別±20mV或±40mV。通道B為固定的32增益，所對應的滿量程差分輸入電壓為±80mV。通道B應用于包括電池在內的系統參數檢測。
供電電源
數字電源(DVDD)應使用與MCU芯片相同的的數字供電電源。HX711芯片內的穩壓電路可同時向A/D轉換器和外部傳感器提供模擬電源。穩壓電源的供電電壓(VSUP)可與數字電源(DVDD)相同。穩壓電源的輸出電壓值（VAVDD）由外部分壓電阻R1、R2 和芯片的輸出參考電壓VBG決定（圖1），VAVDD=VBG(R1+R2)/R2。應選擇該輸出電壓比穩壓電源的輸入電壓(VSUP)低至少100mV。如果不使用芯片內的穩壓電路，管腳VSUP和管腳AVDD應相連，并接到電壓為2.6～5.5V的低噪聲模擬電源。管腳VBG上不需要外接電容，管腳VFB應接地，管腳base 為無連接。
時鐘選擇
如果將管腳XI接地，HX711將自動選擇使用內部時鐘振蕩器，并自動關閉外部時鐘輸入和晶振的相關電路。這種情況下，典型輸出數據速率為10Hz或80Hz。如果需要準確的輸出數據速率，可將外部輸入時鐘通過一個20pF的隔直電容連接到XI管腳上，或將晶振連接到XI和XO管腳上。這種情況下，芯片內的時鐘振蕩器電路會自動關閉，晶振時鐘或外部輸入時鐘電路被采用。此時，若晶振頻率為11.0592MHz,輸出數據速率為準確的10Hz或80Hz。輸出數據速率與晶振頻率以上述關系按比例增加或減少。使用外部輸入時鐘時，外部時鐘信號不一定需要為方波。可將MCU芯片的晶振輸出管腳上的時鐘信號通過20pF的隔直電容連接到XI管腳上，作為外部時鐘輸入。外部時鐘輸入信號的幅值可低至150mV。
串口通訊
串口通訊線由管腳PD_SCK和DOUT組成，用來輸出數據，選擇輸入通道和增益。當數據輸出管腳DOUT為高電平時，表明A/D轉換器還未準備好輸出數據，此時串口時鐘輸入信號PD_SCK應為低電平。當DOUT從高電平變低電平后，PD_SCK應輸入25至27個不等的時鐘脈沖（圖二）。其中第一個時鐘脈沖的上升沿將讀出輸出24位數據的最高位（MSB），直至第24個時鐘脈沖完成，24位輸出數據從最高位至最低位逐位輸出完成。第25至27個時鐘脈沖用來選擇下一次A/D轉換的輸入通道和增益，參見表三。
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表三輸入通道和增益選擇
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PD_SCK的輸入時鐘脈沖數不應少于25或多于27，否則會造成串口通訊錯誤。當A/D轉換器的輸入通道或增益改變時，A/D轉換器需要4個數據輸出周期才能穩定。DOUT在4個數據輸出周期后才會從高電平變低電平，輸出有效數據。
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復位和斷電
當芯片上電時，芯片內的上電自動復位電路會使芯片自動復位。管腳PD_SCK輸入用來控制HX711的斷電。當PD_SCK為低電平時，芯片處于正常工作狀態。
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如果PD_SCK從低電平變高電平并保持在高電平超過60μs，HX711 即進入斷電狀態（圖三）。如使用片內穩壓電源電路，斷電時，外部傳感器和片內A/D 轉換器會被同時斷電。當PD_SCK 重新回到低電平時，芯片會自動復位后進入正常工作狀態。芯片從復位或斷電狀態進入正常工作狀態后，通道A和增益128會被自動選擇作為第一次A/D轉換的輸入通道和增益。隨后的輸入通道和增益選擇由PD_SCK的脈沖數決定，參見串口通訊一節。芯片從復位或斷電狀態進入正常工作狀態后，A/D 轉換器需要4個數據輸出周期才能穩定。DOUT在4個數據輸出周期后才會從高電平變低電平，輸出有效數據。
應用實例
圖四為HX711芯片應用于電子秤的一個典型方案圖。該方案使用內部時鐘振蕩器(XI=0)，10Hz的輸出數據速率(RATE=0)。電源（2.7～5.5V)直接取用與MCU芯片相同的供電電源。片內穩壓電源電路通過片外PNP管S8550和分壓電阻R1、R2向傳感器和A/D轉換器提供穩定的低噪聲模擬電源。通道A與傳感器相連，通道B通過片外分壓電阻（未在圖一中顯示）與電池相連，用于檢測電池電壓。
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參考PCB板（單層）
圖五為與 HX711相關部分的 PCB 板參考設計線路圖。圖五為相應的單層 PCB 板參考設計板圖。
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封裝尺寸：
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注意事項
1.所有數字輸入管腳，包括RATE，XI和PD_SCK管腳，芯片內均無內置拉高或拉低電阻。這些管腳在使用時不應懸空。
2.建議使用通道A與傳感器相連，作為小信號輸入通道；通道B用于系統參數檢測，如電池電壓檢測。
3.建議使用PNP管S8550與片內穩壓電源電路配合。也可根據需要使用其他MOS或雙極晶體管，但應注意穩壓電源的穩定性。
4.無論是采用片內穩壓電源或系統上其他電源，建議傳感器和A/D轉換器使用同一模擬供電電源。
5.的輸入時鐘脈沖數不應少于25或多于27，否則會造成串口通訊錯誤。
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稱重傳感器接線圖
接線圖是電路簡化圖形的表示。它將電路的組件顯示為簡化形狀，以及器件之間的功能和信號鏈路。接線圖通常提供設備和終端的相對和一致的信息，以幫助用戶在搭建或維修設備時使用。傳感器接線圖與示意圖不同，示意圖中組件互連的排列通常不會決定組件在已完成設備中的內部位置。示意圖將更詳細地處理內部外觀，而接線圖使用更具形象的表示法來提高比內部外觀更高的互連。接線圖通常用于排除問題，以清楚地了解每個接點。#稱重傳感器#
稱重傳感器可以采用兩種不同的輸入、輸出接線方法：一種是四線制接法，另一種是六線制接法。
稱重傳感器四線制接法：
在稱重設備中，四線的傳感器用的比較多，如果要將六線傳感器接到四線傳感器的設備上時，可以把反饋正和激勵正接到一起，反饋負和激勵負，接到一起。
稱重傳感器四線制接法
四線制接法稱重傳感器對儀表無特殊要求，使用方便。當電纜線較長時，容易受環境溫度波動等因素影響。
稱重傳感器六線制接法
六線制接法的稱重傳感器要求與之配套使用的二次儀表具備反饋輸入接口，使用范圍有一定的局限性，但不容易受環境溫度波動等因素的影響，在精密測量及長距離測量時具有一定的優勢。
稱重傳感器六線制接法
首先確定傳感器接口的電源正、電源負、反饋正、反饋負、信號正、信號負。如果是6線制稱重傳感器，測出傳感器電阻最小的兩組線分別是電源正、反饋正；電源負、反饋負，接到顯示器后對傳感器加載，測量另外兩根線的電壓值(毫伏)正接顯示器信號正，負接顯示器信號負；如果是四線值，需要將顯示器的電源正與反饋正短接、電源負與反饋負短接，用萬用表測量傳感器四根線，其中電阻值最大的兩根是電源，另外兩根是信號。
稱重傳感器接線常見問題：
傳感器的出線有4線和6線兩種；你要接4線還是6線首先要看你的硬件要求是如何的，原則當然應該是：當六線制的傳感器接成四線制時，電源接線（EXC+,EXC-)與傳感器線（SEN+,SEN-)就分別短接了。輸出信號接線是SIG+和SIG-！
EXC+和EXC-是給稱重傳感器供電的，但是由于稱重模塊和傳感器之間的線路損耗， 實際上傳感器接收到的電壓會小于供電電壓。每個稱重傳感器都有一個mV/V的特性，它輸出的mV信號與接收到的電壓密切相關，SENS+和SENS-實際 上是稱重模塊內的一個高阻抗回路，可以將稱重模塊實際接收到的電壓反饋給稱重模塊。假設EXC+和EXC-為10V,線路損耗0.5V，傳感器 2mV/V，實際上傳感器輸出最大信號為(10-0.5)*2=19mV，而不是？20mV。此時稱重模塊內部就會把19mV作為最大量程，前提是傳感器 必須通過反饋回路把實際電壓反饋給稱重模塊。在稱重模塊上將EXC+與SEN+短接，EXC-與SEN-短接，僅限于傳感器與稱重模塊距離較近，電壓 損耗非常小的場合，否則測量存在誤差。
舉報/反饋
稱重傳感器作為一個被動元件，將力學形變轉化為電子信號，未得到能夠測量的信號，就需要后續電路的處理。#稱重傳感器#
測量放大器作為測量鏈中的第二個成員，有兩個主要任務，首先產生穩定的供電電壓，其次將稱重傳感器毫伏級的輸出信號，盡可能不失真地放大為伏特級信號。通常緊跟測量放大器的是模數轉換器，在最簡單情況下，它僅作為數碼顯示，但更普遍的是連接的是連接到稱重微處理器處理和控制。數字化的測量值能進入相應的微機(PC)，可編程序控制器（PLC）或控制儀，這些電路可輸出標準的模擬信號（0...10V，4...20mA）放大過程中產生的誤差，取決于具體的測量放大器的性能。放大器首要的性能是信號的動態傳遞特性，溫度對放大器的零點漂移和放大系數的變化，以及放大器對外部干擾的敏感度。
對阻抗性傳感器，其最通常的例子是應變式傳感器，既可以采用交流放大也可采用直流放大，二種方法都有其優缺點，應視任務之不同而確定其是否有利。
① 直流放大器
圖9-5顯示與應變式傳感器相連的直流放大器的基本工作原理。
直流放大器的工作原理
因稱重傳感器是被動元件，只有施加激勵電壓才能得出測量信號。所謂的供電電壓，例如5V，由高穩定的電源發生器產生。發生器產生的激勵電壓供應傳感器的整個橋路。在沒有加載的情況下，傳感器輸出極小的電壓，它在測量放大器中得以補償（零信號補償），負荷施加于傳感器上時使電橋電路提供正比于負荷量的輸出電壓，其極性隨受力方向的變化而變化，既當對一個傳感器由壓力變為拉力時發生變化。傳感器的輸出信號被引入到測量放大器的輸入級。
②交流放大器
與直流方法器的工作方法比較，交流放大器的工作方法因其信號形式的多樣變換而初看非常繁瑣，但另一方面交流放大器具有一系列的優點。
交流放大器的工作原理
圖9-6為連接傳感器的交流放大器的電路模塊圖，交流電壓產生供電電壓（例如5VAC）,這一電壓的振幅和頻率是高度穩定的，這個交流電壓供應傳感器橋路，在同一情況下如直流放大器中所描述，傳感器在負荷作用下輸出一個與負荷量成正比的幅值為10mV的交流信號，這個交流信號連接到后續放大器的輸入級及其后級電路，并被放大到伏特級。這兒交流信號在相對狹窄的頻帶中被放大，具有一系列技術優點。
稱重傳感器放大器
傳感器毫伏級的信號被多級放大到伏特級，放大器頻率范圍設計成僅有測量信號在其頻帶寬度內方能通過。這一頻帶外的其他干擾信號，包括零點漂移，將全部被抑制。
舉報/反饋
基于stm32的hx711壓力傳感器。電子秤主要以單片機STC90C52RC控制核心，實現電子秤的基本控制功能。系統擴展了電子日歷時鐘,系統可以分為最小系統、數據采集、人機交互界面和系統電源、時鐘和語音報數六大部分。最小系統部分主要包括STC90C52RC和經典復位電路；數據采集部分由稱重傳感器、信號放大和A/D轉換部分組成，信號放大和A/D轉換部分主要由專用型高精度24位AD轉換芯片HX711實現；人機交互界面為鍵盤輸入和點陣式液晶顯示，主要使用4*4矩陣鍵盤和1602液晶顯示器，可以方便的輸入數據和直觀的顯示數據；時鐘模塊主要由時鐘芯片DS1302和時鐘電路組成；語音報數模塊可語音報讀時間和電子秤系統的重量、單價、金額等語音內容，主要由SC1010B實現。該電子秤可以實現基本的稱重功能（稱重范圍為0～5Kg，重量誤差不大于±0.005Kg）,并擴展了時鐘和語音報數的功能，時鐘模塊還可設置鬧鐘功能。系統在稱量時還具有超量程報警功能。整個系統結構簡單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開發價值。
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