HX711 마스터하기: 정밀 로드셀 통합을 위한 완벽 가이드

HX711과 로드셀을 다뤄보셨나요? 안 해보셨더라도 체중계는 사용해 보셨을 겁니다. 위 구성요소들은 전자 저울의 필수 부품들입니다. 이 글에서는 HX711이 로드셀 저울에서 디지털 컨버터로서 하는 역할에 중점을 둡니다. 또한, 핀아웃, 특징, 로드셀 측정의 기타 필수 통찰을 다룹니다.

HX711이란?

체중계 애플리케이션에 유용한 24비트 고정밀 아날로그-디지털 컨버터(ADC)입니다. 또한, 브리지 센서와의 인터페이싱에서 산업 애플리케이션에 필수적입니다.

HX711은 로드셀 셀로부터 신호 증폭과 마이크로프로세서로의 신호 전송에 결정적입니다. 4핀 나사 단자와 그로브 I2C 커넥터를 특징으로 하여 납땜 없이 마이크로컨트롤러와 로드셀 연결에 필수적입니다. 따라서 HX711과 아두이노 라이브러리로 아두이노 무게 센서 시스템을 만들 수 있습니다.

HX711 핀 구성

ADC는 16핀을 가집니다. 각각의 기능은 다음과 같습니다.

핀 번호	핀 이름	핀 기능/설명
1	VSUP	2.7V~5.5V 전원 공급 조절용 전원 공급 핀
2	BASE	출력 레귤레이터 제어용 아날로그 출력 핀. 미사용 시 NC
3	AVDD	아날로그용 2.6~5.5V 전원 공급 핀
4	VFB	입력 레귤레이터 제어용 아날로그 입력 핀. 미사용 시 AGND에 연결
5	AGND	그라운드 핀
6	VBG	ADC의 아날로그 출력, 레퍼런스 바이패스 출력으로 사용
7,8	INA-, INA+	채널 A의 음/양 아날로그 입력 단자
9,10	INB-, INB+	채널 B의 음/양 입력 채널
11	PD-SCK	파워다운 제어용 디지털 입력 핀. 시리얼 클록 입력으로도 기능
12	DOUT	디지털 출력 핀. 시리얼 데이터 출력 단자로 동작
13,14	XO, XI	디지털 I/O 및 디지털 입력 단자. XO: 크리스털 I/O, XI: 외부 클록 입력
15	RATE	디지털 입력 핀. 출력 데이터 레이트 제어 기능
16	DVDD	디지털 공급 단자용 전원 공급 핀

HX711 특징 및 사양

1. 동작 온도 범위: -40°C ~ +85°C. 동작 공급 전압 범위: 2.6V~5.5V
2. 온칩 전원 공급 레귤레이터, 발진기, 파워온 리셋, 액티브 저잡음 PGA 내장
3. 동작 중 선택 가능한 차동 입력 채널. 선택 가능한 출력 데이터 레이트: 10SPS 또는 80SPS
4. 50/60Hz 동시 전원 제거 기능 및 파워온 리셋 기능
5. 정상 동작 시 전류 소비 < 1.5mA, 파워다운 시 < 1uA
6. 선택 가능한 이득: 32, 64, 128. 쉬운 디지털 제어 및 시리얼 인터페이스. 사전 프로그래밍 불필요

로드셀/무게 센서란?

하중이나 힘을 감지하여 전기 출력으로 변환하는 부품입니다. 로드셀의 기본 용도는 물체 무게 측정입니다. 또한, 시간 경과에 따른 무게 변화 모니터링에도 유용합니다. 물체가 표면에 가하는 변형도 알 수 있습니다.

무게 센서의 핵심 부분은 여러 전기 저항을 가진 금속입니다. 힘을 가하면 금속이 움직이며 전기 저항이 변합니다. 무게 제거 시 금속은 원래 위치로 돌아옵니다. 로드셀의 품질과 정확도는 이 재료의 가역성에 의존합니다. 따라서 로드셀은 기계적 힘을 디지털 값으로 변환합니다. 다양한 형태와 크기로, 측정된 무게에 따라 다릅니다. 따라서 모든 종류의 전자 저울에 유용합니다.

HX711과 로드셀 프로젝트

HX711은 상업용 체중계에 흔히 쓰입니다. 하지만 수행할 수 있는 간단한 로드셀 센서 프로젝트도 많습니다. 예:

• 아두이노 HX711 로드셀 저울
• 스마트 커피 테이블
• 라즈베리 파이 주방 저울
• HX711 로드셀 아두이노 펀칭백
• 5kg 로드셀과 HX711 앰프 아두이노 저울

기본 원리는 모든 프로젝트에서 동일합니다. 이 글에서는 아두이노 HX711 로드셀 저울과 디지털 라즈베리 파이 저울 만들기에 집중합니다.

아두이노 HX711 로드셀 저울

필요 재료

• 표준 아두이노 우노 / 아두이노 우노 Rev 3
• 그로브 - 로드셀용 ADC (HX711)
• 5kg 로드셀
• 견고한 장착면
• 다양한 색상의 와이어
• 전원 공급

조립 단계

1. 로드셀 장착. 보통 4개 구멍이 있고 힘의 방향을 나타내는 라벨이 있습니다. 라벨 없는 쪽을 고정될 면에, 라벨 있는 쪽을 움직이는 면에 고정하세요.
2. 움직이는 플레이트와 장착 플레이트를 최대한 단단히 부착하세요.
3. 로드셀과 장착 플레이트 사이에 단단한 스페이서(와셔 또는 스탠드오프) 포함 필수. 그래야 움직이는 플레이트에 힘을 가했을 때 로드셀이 굽힘/비틀림을 겪습니다. 와셔 없으면 하중이 고정 플레이트에만 가해져 로드셀을 누르지 않습니다.
4. 앞서 본 핀아웃을 참고하여 HX711을 아두이노와 로드셀에 연결하세요.
5. 아두이노 IDE에 HX711 라이브러리 코드 추가. 이후 저울 보정하면 측정용으로 준비됩니다.

디지털 라즈베리 파이 저울 만들기 (HX711 무게 센서)

필요 재료

• 그린 HX711, 로드셀, 점퍼 와이어, 브레드보드, 잘 휘지 않는 두 개의 보드, 볼트와 너트

조립 단계

1. 로드셀을 두 플레이트에 장착한 후 HX711 무게 센서에 연결. 드라이버로 플레이트에 구멍 뚫기. 장착 시 너트로 로드셀과 보드 분리하여 보드 보호.
2. 나사가 보드에서 빠지지 않게 너트 단단히 조이기.
3. 로드셀 4개 케이블을 무게 센서에 연결. 그린 HX711은 6개 단자지만 4개만 필요. 연결: 적색-E+, 흑색-E-, 백색-A+, 녹색-A-
4. B+와 B-는 비워둠. 참고: 센서 버전에 따라 A+/A- 대신 S+/S-일 수 있으나 동일 의미.
5. 센서를 라즈베리 파이에 연결. 배선은 4개로 단순: VCC-전원핀, GND-그라운드, SCK-GPIO6, DT-GPIO5
6. 연결 완료 후 라즈베리 파이 무게 센서 소프트웨어 코드 실행. 알려진 무게로 라즈베리 파이 저울 보정 후 사용 준비 완료.

HX711 응용 분야

• 산업 제어 애플리케이션 및 전자 체중계
• 스마트 엘리베이터 및 자동문

요약

보셨듯 HX711은 전자 체중계의 가장 중요한 부품 중 하나입니다. 위에서 설명한 수많은 다른 응용 분야도 있습니다. 제공된 정보로 다양한 저울 제작이 가능합니다. 필요한 건 로드셀, HX711, 아두이노뿐입니다. 더 궁금한 점 있으시면 연락 주시면 신속히 답변드리겠습니다.