HX711 Ağırlık Sensör Modülü

HX711 Ağırlık Sensör Modülü, dört telli yük hücrelerinden (load cell) gelen çok küçük gerilim farklarını yükseltip sayısal veriye çeviren 24 bit çözünürlüklü bir analog-dijital dönüştürücü (ADC) kartıdır. Bir cismin ağırlığı yük hücresini mikro düzeyde eğerek Wheatstone köprüsü uçlarında milivoltun çok altında minicik bir gerilim farkı oluşturur; HX711 bu farkı dahili yükselteciyle (PGA) büyütüp örnekleyerek Arduino, ESP8266/ESP32 veya benzeri bir denetleyiciye yalnızca iki hat (DT ve SCK) üzerinden aktarır. Harici kristal veya ayrı bir gerilim regülatörü gerektirmeden, tek başına bir arayüz kartı olarak çalışması sayesinde tartı, kuvvet ölçümü, seviye takibi ve DIY dinamometre projelerinde en sık tercih edilen ara katman modülüdür. Ölçüm zincirinde asıl sensör görevini gören parça yük hücresidir; HX711 modülü bu sensörün ürettiği zayıf sinyali okunabilir dijital veriye dönüştüren köprü görevi görür.

Teknik Özellikler

Öne Çıkan Özellikler

• 24 bit çözünürlüğe sahip ADC sayesinde küçük ağırlık değişimlerini bile hassas biçimde ayırt eder; bu da 8 veya 10 bitlik basit ADC'lere göre çok daha ince kademelerde ölçüm yapılabilmesini sağlar.
• Kanal A'da 128x veya 64x, Kanal B'de sabit 32x kazanç seçenekleriyle farklı yük hücresi hassasiyetlerine ve ölçüm aralıklarına yazılımsal olarak uyum sağlar.
• DT ve SCK adlı yalnızca iki dijital pin üzerinden haberleştiği için mikrodenetleyici tarafında az sayıda pin kullanır ve I2C veya SPI gibi ek bir donanımsal periferiye ihtiyaç duymaz.
• Dahili RC osilatörü sayesinde harici kristal veya ek zamanlama devresi gerektirmez, bu da devre tasarımını ve kart üzerindeki bileşen sayısını sadeleştirir.
• Yük hücresini beslemek için gereken gerilimi E+/E- pinlerinden dahili regülatör üzerinden sağlar; böylece yük hücresi için ayrı bir besleme hattı çekmeye gerek kalmaz.
• 10 SPS veya 80 SPS örnekleme hızı seçenekleriyle düşük güç tüketimi ile daha hızlı, akıcı okuma arasında projeye göre tercih yapılabilir.
• Bekleme modunda akım tüketiminin mikroamper seviyesine inmesi, pille çalışan taşınabilir tartı veya kuvvet ölçer projelerinde belirgin bir enerji tasarrufu sağlar.

Kullanım Alanları

• Mutfak tartısı prototipinde birkaç kilogram kapasiteli bir yük hücresinden gelen sinyali okuyup gram cinsine çevirerek bir LCD veya OLED ekranda anlık ağırlığı göstermek.
• Depo veya atölyede stok kutularının altına yerleştirilen yük hücreleriyle kutudaki vida, somun veya hammadde miktarını sürekli izleyip belirli bir eşiğin altına inince sipariş uyarısı üretmek.
• Sera veya küçük çiftlik otomasyonunda hayvan yem kabının ağırlığını takip edip yem seviyesi belirli bir değerin altına düşünce besleyiciyi tetiklemek veya bildirim göndermek.
• Üretim bandında geçen paketlerin veya numunelerin ağırlığını anlık ölçüp belirlenen toleransın dışında kalanları bir röle veya aktüatör yardımıyla hatta ayırmak.
• DIY dinamometre, kuvvet ölçer veya çekme testi düzeneklerinde uygulanan çekme ya da basma kuvvetini yük hücresi üzerinden sayısal veriye çevirip bilgisayara aktarmak.
• Küçük hayvanların (kuş, kemirgen, akvaryum canlıları) düzenli olarak tartılıp büyüme verisinin bir mikrodenetleyici üzerinden IoT platformuna kaydedilmesi.
• 3D yazıcı filaman makarasının kalan ağırlığını sürekli ölçerek yazdırma sırasında filamanın ne zaman biteceğini önceden kestirip kullanıcıyı uyarmak.
• Küçük ölçekli kargo veya el ilanı dağıtım masalarında paketlerin gramajını hızlıca ölçerek posta ücreti hesabına temel veri sağlamak.

Bağlantı ve Kullanım

Modül üzerindeki E+ ve E- pinleri yük hücresinin besleme (excitation) uçlarına, A+ ve A- pinleri ise yük hücresinin sinyal uçlarına bağlanır; hangi rengin hangi uca karşılık geldiği kullanılan yük hücresinin kendi etiketinden veya veri sayfasından kontrol edilmelidir, çünkü renk kodları üreticiden üreticiye değişebilir. VCC pini denetleyicinin 5V çıkışına, GND pini ortak toprağa bağlanır; DT (veri) ve SCK (saat) pinleri ise Arduino üzerinde seçilen iki dijital giriş/çıkış pinine (örneğin D2 ve D3) bağlanarak seri haberleşme sağlanır. Arduino IDE'de yaygın kullanılan HX711 kütüphanesi kurulduktan sonra kütüphanenin tare (sıfırlama) ve ölçek katsayısı belirleme fonksiyonlarıyla ham ADC değeri gerçek ağırlık birimine (gram veya kilogram) çevrilir. Sağlıklı bir kalibrasyon için önce boş tartı üzerinde sıfırlama yapılmalı, ardından ağırlığı bilinen bir referans nesne ile ölçek katsayısı hesaplanmalıdır; bu katsayı kod içinde sabit olarak saklanıp sonraki tüm ölçümlerde kullanılır. Yaygın kullanılan Arduino kütüphanelerinde ortalama okuma alma (birden çok örneği okuyup ortalamasını verme) ve doğrudan gram/kilogram cinsinden sonuç döndürme gibi hazır fonksiyonlar bulunur; bu sayede geliştirici ham ADC değerleriyle uğraşmak yerine doğrudan kalibre edilmiş ağırlık değeriyle çalışabilir.

Paket İçeriği

• 1 adet HX711 ağırlık sensör modülü

Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Bu modül yük hücresini beslemek ve okumak için kullanılan bir arayüz kartıdır; yük hücresinin (load cell) kendisi pakete dahil değildir ve ölçüm için ayrıca temin edilmesi gerekir.
• Yük hücresinin üzerinde belirtilen taşıma kapasitesini aşan ağırlıklar uygulanırsa sensör kalıcı olarak zarar görebilir veya kalibrasyonda geri dönüşü olmayan bir kayma oluşabilir; kapasiteye yakın kullanımda güvenlik payı bırakılmalıdır.
• E+/E- ile A+/A- bağlantılarının karıştırılması yanlış, sabit veya kararsız okumalara yol açar; renk kodları modelden modele değişebileceği için bağlantı yapmadan önce yük hücresinin kendi etiketine veya belgesine bakılmalıdır.
• Kararlı ve tekrarlanabilir ölçüm için modülün ve yük hücresinin titreşimden, hava akımından ve ani sıcaklık değişimlerinden korunması, tare (sıfırlama) işleminin her ölçüm oturumu öncesinde tekrarlanması önerilir.
• DT/SCK hatlarının uzun veya elektriksel gürültüye açık kablolarla çekilmesi zayıf sinyalin bozulmasına ve okumada dalgalanmaya yol açabilir; mümkün olduğunca kısa, düzenli ve motor/röle gibi gürültü kaynaklarından uzak kablolama tercih edilmelidir.
• Modül genelde 5V ile kullanılsa da çip seviyesinde 2,6V-5,5V aralığını desteklediğinden 3,3V'luk denetleyicilerle çalışırken veri hatlarının lojik seviyesinin denetleyici ile uyumlu olduğundan emin olunmalı, gerekirse seviye kaydırıcı kullanılmalıdır.