Перейти к содержанию

Почему весы на HX711 показывают скачущий вес?

Обновлено Редакция GAW

Плата HX711 с тензодатчиком меряет микровольты, поэтому нестабильность почти всегда кажется «шумом АЦП». Но по даташиту Avia шум самого HX711 очень мал, и начинать поиски стоит с остального тракта.

Чего ждать от АЦП

Датчик на 5 кг с чувствительностью 1 мВ/В при питании моста 5 В выдаёт 5 мВ на полной нагрузке — 1 мкВ на грамм (наш расчёт):

Режим HX711Шум (даташит)В граммах для такого датчика
RATE = 0, 10 выборок/с50 нВ ср. кв.около 0,05 г
RATE = 1, 80 выборок/с90 нВ ср. кв.около 0,09 г

Если вес скачет на граммы, причина не в шуме АЦП.

Где искать

  1. Режим 80 выборок/с. Шум в нём почти вдвое выше, а подавление помех по питанию 100 дБ даташит приводит только для 10 выборок/с. Проверьте вывод RATE модуля: если он подтянут к питанию, HX711 работает на 80 выборках/с.
  2. Питание моста. HX711 питает тензодатчик от своего стабилизатора AVDD и им же задаёт шкалу — измерение ратиометрическое, и колебания питания сокращаются; Microchip в AN717 тоже советует делать опорное напряжение ратиометричным возбуждению моста. Если мост запитан от отдельного источника, а не от вывода E+ модуля, это свойство теряется.
  3. Провода. Длинные незакреплённые провода ловят наводки и меняют сопротивление при изгибе.
  4. Механика. Датчик, не закреплённый жёстко, вибрация стола, касание проводами корпуса — всё это реальные силы, которые датчик честно меряет. Медленный дрейф под постоянной нагрузкой — ползучесть самого тензодатчика, о ней — в статье «Тензодатчики и HX711».
  5. Установление. После включения, смены канала или усиления первые отсчёты неверны: даташит даёт 400 мс при 10 выборках/с и 50 мс при 80.

Протокол чтения, выводы и выбор усиления — на странице HX711; как сохранить точность при питании от 3,3 В, разобрано в ответе «HX711 и ESP32 на 3,3 В».

Похожие вопросы

Помогает ли усреднение?

Да, против случайного шума: среднее нескольких отсчётов скачет меньше. Но при 10 выборках в секунду усреднение по 10 отсчётам — это уже секунда задержки. Против медленного дрейфа и механики оно не помогает — их устраняют конструкцией.

Почему вес медленно ползёт сразу после включения?

Прогреваются HX711, стабилизатор и сам тензодатчик: у АЦП температурный дрейф смещения ±6 нВ/°C, у датчика — свой, обычно больший. Тарируют весы не сразу, а через несколько минут после включения, и не забывают про 400 мс установления после подачи питания.

Нужно ли экранировать провода тензодатчика?

На длинных проводах — да: сигнал моста измеряется микровольтами, а наводка от сети и импульсных блоков питания легко его перекрывает. Провода датчика скручивают парами — питание и сигнал отдельно — и укорачивают, экран соединяют с общим проводом только с одной стороны, у HX711.

Источники

  1. Avia Semiconductor. HX711 24-Bit Analog-to-Digital Converter (ADC) for Weigh Scales, V2.0 — табл. 2: полная шкала ±0,5 · AVDD / GAIN, при 5 В и усилении 128 — ±20 мВ; скорость 10 выборок/с (RATE = 0) или 80 (RATE = DVDD); время установления после включения, сброса, смены канала или усиления — 400 мс при 10 выборках/с и 50 мс при 80; шум при усилении 128 — 50 нВ ср. кв. при 10 выборках/с и 90 нВ при 80; температурный дрейф смещения ±6 нВ/°C, усиления ±5 ppm/°C; подавление помех по питанию 100 дБ при RATE = 0; Features: одновременное подавление 50 и 60 Гц; встроенный стабилизатор питает и АЦП, и тензодатчик
  2. Microchip. Baker B. C. AN717: Building a 10-bit Bridge Sensing Circuit using the PIC16C6XX and MCP601 Operational Amplifier (DS00717A, 1999) — ошибки мостового датчика — смещение, усиление, нелинейность, шум и температурные; смещение меняется с условиями: температурой, напряжением или током возбуждения; ошибки смещения при изменении возбуждения устраняют, делая опорное напряжение ратиометричным источнику возбуждения датчика

Нашли ошибку?

Смотрите также