ماژول HX711 مبدل 24 بیتی دو کاناله آنالوگ به دیجیتال ADC

 ماژول HX711 مبدل 24 بیتی دو کاناله آنالوگ به دیجیتال ADC  

ماژول های مبدل آنالوگ به دیجیتال از ابزارهای بسیار کاربردی در صنایع و پروژه های مختلف به شمار می روند. به کمک این ماژول ها می توان سیگنال های آنالوگ را با دقت بسیار بیشتری به سیگنال های دیجیتال تبدیل نمود. ماژول مبدل آنالوگ به دیجیتال HX711 دو کاناله، یک ماژول فوق العاده کاربردی  و با دقت 24 بیت است. به کمک این ماژول می توانید سیگنال های آنالوگ را فرم دیجیتال، آن هم با دقت بسیار بالا تبدیل نمود. راه اندازی و کار با این ماژول بسیار ساده بوده و جهت راه اندازی و کار با آن کتابخانه تحت آردوینو توسعه یافته است. این ماژول دارای دو کانال خروجی جهت اندازه گیری مقادیر آنالوگ است. از این ماژول می توانید در راه اندازی و کار با سنسورهای وزن استفاده نمایید.

مشخصات فنی و ویژگی های کلی ماژول HX711 مبدل 24 بیتی دو کاناله 

•  راه اندازی سریع، آسان و کاربردی
• دارای ولتاژ کاری 5 ولت DC
• دارای فرکانس کاری 80 کیلوهرتزی
• قابلیت اتصال به سنسورهای سنسورهای وزن 
• دارای دو کانال جهت اتصال سیگنال آنالوگ
• دارای کتابخانه تحت آردوینو جهت راه اندازی سریع و آسان

پایه های pinout ماژول HX711 

ماژول HX711 یک مبدل آنالوگ به دیجیتال با قابلیت تقویت سیگنال است که برای اندازه‌گیری وزن و فشار به کار می‌رود. پایه های این ماژول به شرح زیر است.

پایه VCC: پایه‌ی تغذیه، که به منبع تغذیه متصل می‌شود و ولتاژ تغذیه ماژول را فراهم می‌کند. مقدار ولتاژ تغذیه بین 2.6 تا 5.5 ولت است.

پایه GND: پایه‌ی زمین، که به منبع تغذیه وصل می‌شود و به عنوان نقطه‌ی مشترکی برای سیگنال‌های ماژول عمل می‌کند.

پایه DT: پایه‌ی انتقال داده‌ها، که به یکی از پایه‌های ورودی دیجیتال میکروکنترلر وصل می‌شود. این پایه برای انتقال داده‌های ماژول به میکروکنترلر استفاده می‌شود.

پایه SCK: پایه‌ی ساعت، که به یکی از پایه‌های ورودی دیجیتال میکروکنترلر وصل می‌شود. این پایه برای فرستادن سیگنال ساعت به ماژول و همگام سازی انتقال داده‌ها استفاده می‌شود.

سنسور وزن که به عنوان بخشی از سیستم وزن‌سنجی با ماژول HX711 استفاده می‌شود، دارای 4 پایه است که عبارتند از:

پایه E+ (Excitation+): ولتاژ تغذیه از طریق این پایه به سنسور وزن اعمال می‌شود.

پایه E- (Excitation-): این پایه به منظور ارت کردن ولتاژ تغذیه استفاده می‌شود.

پایه A- (Amplifier-): این پایه به منظور دریافت سیگنال خروجی سنسور وزن به ماژول HX711 متصل می‌شود.

پایه A+ (Amplifier+): این پایه به منظور دریافت سیگنال خروجی سنسور وزن به ماژول HX711 متصل می‌شود.

اگر سنسور وزن شما دارای پایه‌های دیگری است، لطفاً دیتاشیت آن را مطالعه کرده و پایه‌های آن را بررسی کنید. توجه داشته باشید که این پایه ها به صورت معمول بر روی یک برد HX711 وجود دارند و ممکن است در ماژول ها و دستگاه های دیگر مقدار و تعداد آن ها تفاوت داشته باشد. بهتر است در هنگام استفاده از دستورالعمل مربوط به ماژول خاص خود مورد بررسی قرار دهید.

به همراه این ماژول چه اقلامی باید خریداری شود؟

برای راه‌اندازی ماژول HX711 نیاز به موارد زیر است.

1- ماژول HX711

2- سنسور وزن (به عنوان ورودی برای ماژول)

3- میکروکنترلر (مثل آردوینو یا رزبری پای)

4- نرم‌افزار Arduino IDE یا نرم‌افزاری مشابه برای کدنویسی بر روی میکروکنترلر

5- کابل USB برای اتصال میکروکنترلر به کامپیوتر برای برنامه‌ریزی

6- کابل‌های مربوط به اتصال سنسور وزن به ماژول HX711 (معمولاً کابل‌های ۳ پین یا ۴ پین)

7- منبع تغذیه (مثل باتری یا آداپتور)

در نهایت باید توجه داشت که هر سنسور وزن معمولاً دارای ویژگی‌هایی مانند حداکثر وزن قابل اندازه‌گیری و رزولوشن است، بنابراین باید در انتخاب سنسور وزن، به این ویژگی‌ها نیز توجه کرد.

راه اندازی سنسور وزن با آردوینو 

راه اندازی سنسور وزن با استفاده از آردوینو، نیازمند تعامل با ماژول HX711 است. برای راه اندازی سنسور وزن با آردوینو، مراحل زیر را دنبال کنید.

اتصال سنسور وزن به ماژول HX711: اتصال سنسور وزن به ماژول HX711 بر اساس دیتاشیت سنسور وزن و ماژول HX711 انجام می شود. معمولا دو پین مربوط به نیروی وارده و خارجه سنسور وزن به پین های E+ و E- ماژول متصل می شوند. 

اتصال ماژول HX711 به آردوینو: پین های VCC و GND ماژول HX711 به پاور و زمین آردوینو متصل شوند. پین های DT و SCK ماژول به پین های دلخواهی از آردوینو متصل شوند.

نصب کتابخانه HX711: کتابخانه HX711 برای خواندن اطلاعات وزن از ماژول HX711 استفاده می شود. برای نصب کتابخانه HX711 در نرم افزار آردوینو، به قسمت Sketch > Include Library > Manage Libraries بروید. در باکس جستجو، HX711 را جستجو کنید. کتابخانه HX711 را پیدا کرده و آن را نصب کنید.

#include "HX711.h"

#define DOUT  3
#define CLK  2

HX711 scale(DOUT, CLK);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  scale.set_scale(2280.f);
  scale.tare();
}

void loop() {
  float weight = scale.get_units();
  Serial.print("Weight: ");
  Serial.print(weight);
  Serial.println(" g");
  delay(1000);
}

کتابخانه HX711.h برای استفاده از ماژول HX711 به کد اضافه شده است. پایه DOUT ماژول به پایه دیجیتال 3 و پایه CLK ماژول به پایه دیجیتال 2 برد آردوینو وصل شده‌اند. در تابع setup، ابتدا سرعت ارتباط سریال با 9600 بیت بر ثانیه تنظیم شده و سپس مقدار واحد اندازه گیری شده توسط سنسور و مقدار صفر گرافته شده تنظیم می‌شود. در تابع loop، مقدار واحد اندازه گیری شده توسط سنسور در متغیر weight ذخیره می‌شود و با استفاده از سریال، وزن به صورت گرم در خروجی چاپ می‌شود. سپس برنامه برای 1 ثانیه توقف می‌کند.

راه اندازی hx711 با میکروپایتون و برد esp32

برای راه اندازی HX711 با میکروکنترلر ESP32 و زبان میکروپایتون، می‌توانید از کتابخانهٔ رسمی ESP32 MicroPython استفاده کنید. این کتابخانه شامل توابعی برای کار با ورودی‌های آنالوگ می‌شود که می‌توانید از آنها برای خواندن اطلاعات از HX711 استفاده کنید. قبل از هر چیز، باید کتابخانهٔ machine را وارد کنید. این کتابخانه برای کنترل سخت افزار میکروکنترلر ESP32 در میکروپایتون استفاده می‌شود. برای این منظور کد import machine را در ابتدای برنامهٔ خود وارد کنید. در ادامه می‌توانید کد زیر را برای خواندن اطلاعات از HX711 در ESP32 و با استفاده از کتابخانهٔ machine بنویسید.

from machine import Pin
from machine import SPI

# ایجاد یک شی SPI با فرکانس 100KHz
spi = SPI(1, baudrate=100000, polarity=0, phase=1)

# تنظیم پایه‌های HX711 برای خواندن اطلاعات
pd_sck = Pin(26, Pin.OUT)
dout = Pin(25, Pin.IN)

# تنظیم تعداد بیت‌های ADC
NUM_BITS = 24

# تعداد بار خواندن داده از HX711
NUM_READS = 10

def read():
    # تنظیم پایهٔ pd_sck برای شروع یک خواندن داده
    pd_sck.value(0)
    dout_value = dout.value()

    # خواندن داده با SPI
    data = spi.read(NUM_BITS // 8)

    # تبدیل داده به عددی معادل با وزن
    weight = int.from_bytes(data, 'big', signed=True)

    # محاسبهٔ میانگین داده‌های خوانده شده
    for i in range(NUM_READS - 1):
        pd_sck.value(1)
        pd_sck.value(0)
        dout_value = dout.value()
        data = spi.read(NUM_BITS // 8)
        weight += int.from_bytes(data, 'big', signed=True)
    
    # بازگرداندن میانگین وزن
    return weight / NUM_READS

راه اندازی hx711 با میکروپایتون و برد RP2040 رزبری پیکو

برای راه‌اندازی ماژول HX711 با استفاده از میکروکنترلر RP2040 و زبان میکروپایتون می‌توانید از کتابخانه RP2040_HX711 استفاده کنید. این کتابخانه، برای اتصال به HX711 از رابط SPI استفاده می‌کند و شامل توابعی برای خواندن وزن است. قبل از شروع به کد نویسی، ابتدا باید کتابخانه RP2040_HX711 را در پروژه خود وارد کنید. برای این کار می‌توانید از ابزار pip استفاده کنید. دستور pip install RP2040_HX711 را در ترمینال پروژه وارد کنید. حالا می‌توانید کد زیر را برای خواندن وزن با استفاده از ماژول HX711 و برد RP2040 نوشته و بر روی برد اجرا کنید.

import machine
from RP2040_HX711 import HX711

# تعریف پایه‌های SPI
spi = machine.SPI(0, baudrate=1000000, sck=machine.Pin(18), mosi=machine.Pin(19), miso=machine.Pin(16))

# تعریف ماژول HX711
hx = HX711(dout=machine.Pin(17), pd_sck=machine.Pin(21), spi=spi)

# تنظیم چندین پارامتر برای ماژول HX711
hx.set_gain(128)
hx.set_channel(1)
hx.set_reference_unit(92.5)

# خواندن وزن
weight = hx.get_weight_mean(10)

print('Weight: {} g'.format(weight))

در این کد، ابتدا پایه‌های SPI برای برقراری ارتباط با HX711 تعریف شده‌اند. سپس یک شی از کلاس HX711 ایجاد شده و پارامتر‌های آن تنظیم شده‌اند. سپس با فراخوانی تابع get_weight_mean() وزن داده شده به ماژول HX711 توسط سنسور را به صورت میانگین 10 بار خوانده و مقدار آن در متغیر weight ذخیره شده و در نهایت چاپ می‌شود.

کاربردهای ماژول مبدل 24 بیتی دو کاناله آنالوگ به دیجیتال ADC  HX711

•  راه اندازی و کار با سنسورهای وزن لود سل

• استفاده به عنوان واحد ADC برای بردهای رزبری

• استفاده به عنوان واحد ADC خارجی جهت افزایش دقت