Analog to Digital Converters模組介紹
本書實驗引入了海芯科技(海芯科技, 2013)的產品,採用專業的HX711 ad晶片(海芯科技, 2013),雙通道設計,週邊簡單,整合性高。由圖 11與圖 12中所示,模組板中金屬遮罩,且預留單晶片微處理機(MCU)腳位,可見整體設計上具有升級之機制,擴展性與通用性極高。
HX711是一款專為高精度電子秤而設計的24位元A/D轉換器晶片。與同類型其他晶片相比,該晶片內容包括穩壓電源、時鐘振盪器等其他同類型晶片所需要的週邊電路,具有整合性高、回應速度快、抗干擾性強等優點。降低了電子磅秤的整體成本,提高了整體的性能和可靠性。
該晶片與後端單晶片的線路連接和開發程式非常簡單,所有控制信號由晶片驅動,無需對晶片內部的暫存器編寫程式。輸入選擇開關可任意選取通道A 或通道B,與其內部的低雜訊可程式放大器相連。通道A 的可程式增益為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64 增益,用於系統參數檢測。晶片內提供的穩壓電源可以直接向外部感測器和晶片內的A/D 轉換器提供電源,系統板上無需另外的類比電源。晶片內的時鐘振盪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。
HX711模組特色
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工作電壓:4.8-5.5v
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典型電流 1.6mA
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體積:長 2.9cm * 寬 1.7cm * 高 0.4cm
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帶金屬遮罩,強抗干擾,預留單晶片(STC15F104)位置,可自行升級。
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兩路可選擇差分輸入
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低雜訊、可以撰寫程式選擇放大器,可選增益為32、64 和128
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穩壓電路可直接向外部感測器和晶片內A/D 轉換器提供電源
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內部含時鐘振盪器無需任何外接器件,必要時也可使用外接水晶振盪器或時鐘
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通電自動重設電路
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簡單的數位控制和Tx/Rx通訊:所有控制由接腳輸入,晶片內寄存器無需撰寫程式
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可選擇10Hz 或80Hz 的輸出資料速率
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同步抑制50Hz 和60Hz 的電源干擾
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耗電量(含穩壓電源電路):
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典型工作電流:< 1.7mA, 斷電電流:< 1μA
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工作電壓範圍:2.6 ~ 5.5V
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工作溫度範圍:-20 ~ +85℃
荷重元(Load Cell)連接方式
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A通道對應本模組差分輸入引腳是 A+ A-
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B通道對應差分輸入引腳是 B+ B-
由於HX711晶片內的DIO、SCK引腳是沒有上拉電阻的,為了防止某些弱上拉的單晶片模組連接的時候容易受到干擾,本實驗採用22k的上拉電阻的設計,讓使用更加方便。模組背後的 J1跳線位置是HX711晶片的資料輸出速率80hz/10hz選擇。 使用中要注意的是,供電電壓需介於4.7V以上,5.5V以下。若高於5.5V時,晶片有可能損壞,低於4.7V會造成感測器供電不穩定,讀數誤差很大,甚至無法工作。
如果B通道不用,請將B+ B-直接接地,防止引入干擾。至於資料和時鐘的脈寬 時序等要求,請參考附錄的HX711
技術資料。
由圖 13所示,可見到荷重元與HX711模組接線方法:請將感測器引線顏色和圖 13對應的顏色對色接入即可:
接好後可用Arduino開發板進行讀數了 ,圖 14 是邏輯分析儀的分析圖:串列傳輸速率是115200。
下面是 資料/do、時鐘/ck引腳的實測波形:
1選擇A通道128db時:
接下來介紹一下HX711模組擴充,升級為預留的單晶片的模組,如圖 15所示,該HX711模組預留了8腳位的STC單晶片STC15F104 SOP8預留腳位與空位,由圖 15可以比對無單晶片模組與焊接好單晶片的模組:
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