數字負載秤是現代工程和設計的另一個奇跡。是的，我們談論的是我們在大多數雜貨店和其他地方經常看到的體重秤，但你有沒有想過體重秤是如何工作的？為了回答這個問題，在這個項目中，我們將看看稱重傳感器及其工作原理。最后，我們將使用 HX711 重量傳感器構建一個基于 Arduino 的便攜式負載秤，它可以測量高達 10 公斤的重量。

　　這臺稱重機非常適合本地商店，他們在那里批量包裝物品。與商業產品一樣，我們的體重秤將有一個歸零按鈕，可將秤清零。此外，它具有設置重量進行測量的選項，當測量重量達到設定重量時，蜂鳴器快速響起，當設定重量等于測量重量時停止。這樣，用戶只需聽到聲音就可以打包，而不必看顯示器。由于這是一個非常簡單的項目，我們將使用 Arduino 和應變計稱重傳感器等組件非常輕松地構建它。所以，事不宜遲，讓我們開始吧。

　　Arduino稱重機工作

　　該項目的主要部件是一個稱重傳感器和HX711 稱重傳感器放大器模塊。如您所見，一側標有十公斤。另外，您會注意到稱重傳感器上方有某種白色保護膠，并出現了四種不同顏色的電線，將在本文后面揭開白色保護膠下面的秘密以及這些四色電線的功能。

　　稱重傳感器是將力或壓力轉換為電輸出的傳感器。它有兩個側面，比如說右側和左側，它是由鋁塊制成的。正如你所看到的，材料的中間通過放一個大孔變薄了。這就是為什么當負載放置在安裝側時會發生變形的點。現在想象一下，右側傳感器安裝在底座上，左側是放置負載的位置，由于中間的巨大孔，這種配置會使應變儀稱重傳感器變形。

　　當負載放在稱重傳感器的負載側時，頂部會受到拉力，而底部會受到壓力。這就是鋁條在左側向下彎曲的原因。如果我們測量這種變形，我們可以測量施加在鋁塊上的力，這正是我們要做的。

　　現在，問題仍然是白色保護膠里面是什么？在這種保護膠里面，我們會發現一個非常薄的彈性元件，叫做應變儀。 應變計是用于測量應變的組件。如果我們仔細觀察這個組件，我們可以看到兩個連接焊盤，然后我們有一個重復偏轉的導線圖案。該導線具有確定的電阻。當我們彎曲它時，電阻值會改變嗎？因此，將應變片的一側安裝并固定在一個地方，如果我們在鋁棒的另一側放置一個重物，這將迫使應變片彎曲，從而導致電阻發生變化。這實際上是如何發生的？應變片的導電圖案是用銅做的，這根導線會有一定的面積??和長度，所以這兩個單元會給出導線的電阻。導線的電阻與電流的流動相反。現在很明顯 如果這條線的面積變小了 更少的電子可以通過意味著更低的電流。現在，如果我們增加面積，它將增加導體的電阻。如果對該線施加一些力，這將拉伸該區域，同時它會變小，電阻會增加。但是這種電阻變化非常小。如果我們拉伸應變片，電阻會增加，如果我們壓縮它，電阻會變小。為了測量力，我們需要測量阻力。直接測量電阻并不總是可行的，因為變化非常小。因此，我們可以輕松地測量電壓，而不是測量電阻。因此，在這種情況下，我們需要將儀表輸出從電阻值轉換為電壓值。如果對該線施加一些力，這將拉伸該區域，同時它會變小，電阻會增加。但是這種電阻變化非常小。如果我們拉伸應變片，電阻會增加，如果我們壓縮它，電阻會變小。為了測量力，我們需要測量阻力。直接測量電阻并不總是可行的，因為變化非常小。因此，我們可以輕松地測量電壓，而不是測量電阻。因此，在這種情況下，我們需要將儀表輸出從電阻值轉換為電壓值。如果對該線施加一些力，這將拉伸該區域，同時它會變小，電阻會增加。但是這種電阻變化非常小。如果我們拉伸應變片，電阻會增加，如果我們壓縮它，電阻會變小。為了測量力，我們需要測量阻力。直接測量電阻并不總是可行的，因為變化非常小。因此，我們可以輕松地測量電壓，而不是測量電阻。因此，在這種情況下，我們需要將儀表輸出從電阻值轉換為電壓值。阻力會越來越低。為了測量力，我們需要測量阻力。直接測量電阻并不總是可行的，因為變化非常小。因此，我們可以輕松地測量電壓，而不是測量電阻。因此，在這種情況下，我們需要將儀表輸出從電阻值轉換為電壓值。阻力會越來越低。為了測量力，我們需要測量阻力。直接測量電阻并不總是可行的，因為變化非常小。因此，我們可以輕松地測量電壓，而不是測量電阻。因此，在這種情況下，我們需要將儀表輸出從電阻值轉換為電壓值。

　　我們可以在惠斯通電橋的幫助下做到這一點。如果電橋是平衡的，我們將應變計放置在惠斯通電橋中，中間點的電壓應該為零（之前我們已經建立了一個項目，其中我們描述了惠斯通電橋的工作原理，如果你想你可以檢查一下了解有關該主題的更多信息）。當應變片改變其電阻時，會使電橋失衡，電壓也會發生變化。因此，這就是惠斯通電橋將電阻變化轉換為電壓值的方式。

　　但是這個電壓變化還是很小的，所以要增加它，我們需要使用HX711模塊。HX711 是一個 24 位差分 ADC，通過這種方式，我們可以測量非常小的電壓變化。它將給出從 0 到 2 的指數 24 的值。

　　基于 Arduino 的稱重機所需的組件

　　為了使這個項目盡可能簡單，我們使用了非常通用的組件，您可以在任何本地愛好商店中找到這些組件。下圖將讓您了解組件。此外，我們還有下面列出的物料清單 （BOM）。

　　稱重傳感器（我們使用的是 10 kg 稱重傳感器）

　　HX 711 功放模塊

　　Arduino納米

　　I2C LCD 16X2 – I2C 兼容

　　1k電阻-2個

　　LED -2Nos

　　蜂鳴器

　　普通PCB

　　7.4V電池（如果你想要它便攜）

　　LM7805穩壓器

　　基于 Arduino 的稱重機 - 電路圖

　　稱重傳感器有四根電線，分別是紅、黑、綠和白。此顏色可能因制造商而異，因此最好參考數據表。紅色接HX711板子的E+，黑色接E-，白色接A+，綠色接A-，Dout，板子時鐘分別接D4和D5。將按鈕的一端連接到 D3、D8、D9，另一端接地。我們有 I2C LCD，所以將 SDA 連接到 A4，將 SCL 連接到 A5。將 LCD、HX711 和 Arduino 的地連接到地，同時將 VCC 連接到Arduino的 5Vpin 。所有模塊都在 5V 下工作，因此我們添加了一個LM7805 穩壓器。如果您不希望它便攜，您可以使用 USB 電纜直接為 Arduino 供電。

　　在虛線穿孔板上制作電路

　　我們已將所有組件焊接在一個普通的點狀穿孔板上。我們使用母頭將 Arduino 和 ADC 與電路板焊接，我們還使用電線連接所有按鈕和 LED。完成所有焊接過程后，我們已確保從 LM7805 輸出正確的 5V。最后，我們設置了一個開關來打開/關閉電路。一旦我們都完成了，它看起來像下面的圖像。

　　為基于 Arduino 的稱重機構建外殼

　　如您所見，稱重傳感器有一些螺紋，因此我們可以將其安裝在底板上。我們將使用 PVC 板作為秤的底座，為此，我們首先從 PVC 板上切割出 20*20 厘米的正方形和四個 20*5 的矩形。然后使用硬膠，我們把每一塊都粘起來，做成一個小外殼。

　　請記住，我們沒有固定一側，因為我們需要在其上放置按鈕、LED 和 LCD。然后我們在秤的頂部使用了一塊塑料板。在永久設置此設置之前，我們需要確保從地面到稱重傳感器有足夠的空間，以便它能夠彎曲，所以我們在稱重傳感器和底座之間放置了螺釘和螺母，我們還添加了稱重傳感器和頂部之間的一些塑料墊片。我們使用圓形塑料板作為平衡的頂級智能。

　　然后我們將LCD、LED和按鈕放在前面板上，所有東西都用長絕緣線連接。完成布線后，我們將前面板傾斜地粘在主底座上，這樣我們就可以很容易地從 LCD 讀取值。最后，我們將主開關連接到天平的一側，就是這樣。這就是我們為體重秤制作身體的方式。

　　您可以根據自己的想法進行設計，但請記住將稱重傳感器放置在圖像中。

　　Arduino稱重機 - 代碼

　　由于我們現在完成了數字秤的構建過程，我們可以進入編程部分。為了方便編程，我們將使用 HX711 庫、EEPROM 庫和LiquidCrystal 庫。您可以從官方 GitHub 存儲庫下載HX711 庫，或者轉到工具》包含 庫》管理 庫，然后使用關鍵字HX711搜索庫，下載庫后，將其安裝到 Arduino ide 中。

　　首先，我們需要校準稱重傳感器并將該值存儲在 EEPROM 中，為此，轉到文件 》 示例 》 HX 711_ADC， 然后選擇校準代碼。在上傳代碼之前，將天平放在穩定的平面上。然后將代碼上傳到 Arduino 并打開串行監視器。然后將波特率更改為 572600。現在監視器要求稱重，為此我們需要按 t 并輸入。

　　現在，我們需要將已知重量放在天平上，在我的例子中，即 194gm。放置已知重量后，在串行監視器上輸入重量，然后按 Enter。

　　現在，串行監視器詢問您是否要將值保存在 EEPROM 中，因此請鍵入 Y 選擇是。現在我們可以在串行監視器上看到重量。

　　該項目的主要代碼，我們從 HX711 庫的示例草圖開發。您可以從下面下載該項目的代碼。

在編碼部分，首先，我們添加了所有三個庫。HX711 庫用于獲取稱重傳感器值。EEPROM是Arduino ide的內置庫，用于將值存儲在EEPROM中，LiquidCrystal庫用于l2C LCD模塊。

?

#include  
#include  
#include 

?

然后為不同的引腳定義整數并分配值。HX711_ADC 稱重傳感器功能用于設置 Dout 和時鐘引腳。

?

常量 int HX711_dout = 4; 
常量 int HX711_sck = 5; 
詮釋 tpin = 3; 
HX711_ADC LoadCell(HX711_dout, HX711_sck); 
常量 int calVal_eepromAdress = 0; 
長 t; 
常量 int Up_buttonPin = 9;  
常量 int Down_buttonPin = 8; 
浮動按鈕PushCounter = 0;  
浮動 up_buttonState = 0;         
浮動 up_lastButtonState = 0;  
浮動 down_buttonState = 0;     
浮動 down_lastButtonState = 0;    

?

在設置部分，我們首先啟動了串口監視器，這只是為了調試。然后我們定義了引腳模式，所有按鈕都定義為輸入。在 Arduino PULL UP 功能的幫助下，我們通常將引腳設置為邏輯高電平。因此，我們不想為此使用任何外部電阻器。

?

  pinMode（tpin，INPUT_PULLUP）；
  pinMode（6，輸出）；
  pinMode（12，輸出）；
  pinMode（Up_buttonPin，INPUT_PULLUP）；
  pinMode( Down_buttonPin , INPUT_PULLUP);

?

以下代碼行用于設置 I2C LCD。首先，我們使用LCD.print()函數顯示歡迎文本，兩秒鐘后，我們使用lcd.clear?()清除顯示。也就是說，一開始，顯示器顯示ARDUINO BALANCE作為歡迎文字，兩秒鐘后，它會清除并顯示測量重量。

?

  液晶顯示器（）；
  液晶背光（）；
  lcd.setCursor(0, 0); 
  lcd.print("ARDUINO 平衡"); 
  lcd.setCursor(0, 1); 
  lcd.print("讓我們測量一下"); 
  延遲（2000）；
  lcd.clear();

?

然后開始使用loadCell.begin()函數從稱重傳感器讀取值，之后，我們讀取校準值的 EEPROM，我們使用EEPROM.get()函數來完成。也就是說，我們已經使用校準草圖將值存儲在?EEPROM地址中，我們只需重新獲取該值。

?

  LoadCell.begin(); 
EEPROM.get(calVal_eepromAdress,calibrationValue);

?

在循環部分，首先，我們使用LoadCell.update(?)檢查來自稱重傳感器的任何數據是否可用，如果可用，我們讀取并存儲該數據，為此，我們使用LoadCell.getData()。接下來，我們需要在 LCD 中顯示存儲的值。為此，我們使用了LCD.print()函數。另外，我們打印設定的重量。設置重量是在按鈕計數器的幫助下設置的。這在上一節中解釋了。

?

 if (LoadCell.update()) newDataReady = true; 
if (newDataReady) 
  { 
    if (millis() > t + serialPrintInterval) { 
      float i = LoadCell.getData(); 
      lcd.setCursor(0, 0); 
      lcd.print("設置 wei:"); 
      lcd.setCursor(9, 0); 
      lcd.print(buttonPushCounter); 
      lcd.setCursor(14, 0); 
      lcd.print("GM"); 
      lcd.setCursor(0, 1); 
      lcd.print("重量："); 
      lcd.setCursor(9, 1); 
      lcd.print(i); 
      lcd.setCursor(14, 1); 
      lcd.print("GM");

?

接下來，我們設置皮重值，為此，首先，我們使用?digitalRead()函數讀取皮重按鈕的狀態，如果狀態低，我們將該重量去皮為零。該體重秤的去皮功能是將讀數歸零。例如，如果我們有一個裝有東西的碗，那么凈重將是碗的重量 + 東西的重量。如果我們在裝東西之前用稱重傳感器上的碗按下去皮按鈕，籃子的重量將被抵消，我們可以單獨測量東西的重量。

?

if (digitalRead(tpin) == LOW) { 
LoadCell.tareNoDelay();

?

現在，我們需要設置不同指示的條件，例如設置蜂鳴器的延遲和 LED 狀態。我們使用if?條件來做到這一點，我們總共有三個條件。首先，我們計算設定重量和測量重量之間的差值，然后將該值存儲在變量 k 中。

?

浮動 k = buttonPushCounter-i ;

?

1.如果設定重量和測量重量的差值大于等于50gms，蜂鳴器會延遲200毫秒（慢）發出蜂鳴聲。

?

   if ( k >= 50 ) 
  { 
    digitalWrite (6, HIGH); 
    延遲（200）；
    數字寫入（6，低）；
    延遲（200）；
  }

?

2.如果設定重量與測量重量的差值小于 50 克且大于 1 克，蜂鳴器會延遲 50 毫秒（更快）發出蜂鳴聲。

?

  if ( k < 50 && k > 1 ) 
  { 
    digitalWrite (6, HIGH); 
    延遲（50）；
    數字寫入（6，低）；
    延遲（50）；
  }

?

3、當計量重量等于或大于設定值時，綠燈亮，蜂鳴器和紅燈滅。

?

if(i>=buttonPushCounter) 
  { 
    digitalWrite (6, LOW); 
    數字寫入（12，高）；
      }

?

我們還有兩個 void 函數 () 用于設置設定重量（用于計算按鈕按下）。

每按一次設定值增加10gms的功能。這是通過使用 Arduino 的digitalRead功能來完成的，如果引腳為低電平，這意味著按鈕被按下，并且該值將增加 10gms。

?

up_buttonState = digitalRead(Up_buttonPin); 
if (up_buttonState != up_lastButtonState) { 
if (up_buttonState == LOW) { 
bPress = true; 
buttonPushCounter = buttonPushCounter + 10; 
}

?

相似地，

?checkdown 用于每按一次將設定值減少 10gms。

?

down_buttonState = digitalRead(Down_buttonPin); 
  if (down_buttonState != down_lastButtonState) { 
if (down_buttonState == LOW) { 
bPress = true; 
buttonPushCounter = buttonPushCounter - 10; 
}

?

　　這標志著編程部分的結束。

　　這種基于 Arduino 的電子秤非常適合測量高達 10 公斤的重量（我們可以通過使用更高額定的稱重傳感器來增加這個限制）。這與原始測量結果的準確度為 99%。

#include
#include
#include
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 16);
HX711_ADC LoadCell(HX711_dout, HX711_sck);
常量 int HX711_dout = 4; //mcu > HX711 輸出引腳
常量 int HX711_sck = 5; //mcu > HX711 sck管腳
詮釋 tpin = 3;
常量 int calVal_eepromAdress = 0;
長 t;
常量 int Up_buttonPin = 9; // 按鈕所連接的引腳
常量 int Down_buttonPin = 8;
浮動按鈕PushCounter = 0; // 按鈕按下次數的計數器
浮動 up_buttonState = 0; // 向上按鈕的當前狀態
浮動 up_lastButtonState = 0; //向上按鈕的前一個狀態
浮動 down_buttonState = 0; // 向上按鈕的當前狀態
浮動 down_lastButtonState = 0; //向上按鈕的前一個狀態
布爾 bPress = 假；
無效設置（）{
序列號.開始（57600）；
延遲（10）；
序列號.println();
Serial.println("開始...");
pinMode（tpin，INPUT_PULLUP）；
pinMode（6，輸出）；
pinMode（12，輸出）；
pinMode（Up_buttonPin，INPUT_PULLUP）；
pinMode( Down_buttonPin , INPUT_PULLUP);
液晶顯示器（）；
液晶背光（）；
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("ARDUINO 平衡");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("讓我們測量一下");
延遲（2000）；
lcd.clear();
LoadCell.begin();
浮動校準值；// 校準值（參見示例文件“Calibration.ino”）
校準值 = 696.0；// 如果要在草圖中設置校準值，請取消注釋
#如果定義（ESP8266）|| 定義（ESP32）
//EEPROM.begin(512); // 如果您使用 ESP8266/ESP32 并想從 eeprom 獲取校準值，請取消注釋
＃萬一
EEPROM.get(calVal_eepromAdress,calibrationValue); // 如果要從 eeprom 獲取校準值，請取消注釋
穩定時間長 = 2000；// 加電后的精度可以通過增加幾秒鐘的穩定時間來提高
布爾_皮重=真；//如果您不希望在下一步中執行去皮，請將其設置為 false
LoadCell.start（穩定時間，_皮重）；
if (LoadCell.getTareTimeoutFlag())
{
Serial.println("超時，檢查 MCU>HX711 接線和引腳名稱");
而（1）；
}
別的
{
LoadCell.setCalFactor（校準值）；//設置校準值（浮點數）
Serial.println("啟動完成");
}
}
無效循環（）{
靜態布爾 newDataReady = 0;
常量 int serialPrintInterval = 0; //增加值以減慢串行打印活動
// 檢查新數據/開始下一次轉換：
if (LoadCell.update()) newDataReady = true;
// 從數據集中獲取平滑值：
如果（新數據就緒）
{
if (millis() > t + serialPrintInterval) {
浮動 i = LoadCell.getData();
Serial.print("Load_cell 輸出值：");
序列號.println(i);
新數據就緒 = 0;
t = 毫秒（）；
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("設置 wei:");
lcd.setCursor(9, 0);
lcd.print(buttonPushCounter);
lcd.setCursor(14, 0);
lcd.print("GM");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("重量：");
lcd.setCursor(9, 1);
lcd.print(i);
lcd.setCursor(14, 1);
lcd.print("GM");
}
}
清理（??）;
checkDown();
如果（數字讀取（tpin）==低）{
LoadCell.tareNoDelay();
}
// 檢查最后一次去皮操作是否完成：
if (LoadCell.getTareStatus() == true) {
lcd.clear();
lcd.print("去皮完成");
延遲（1000）；
lcd.clear();
}
浮動 i = LoadCell.getData();
浮動 k = buttonPushCounter - i;
如果 ( k < 50 && k > 1 )
{
數字寫入（6，高）；
延遲（50）；
數字寫入（6，低）；
延遲（50）；
}
如果 ( k >= 50 )
{
數字寫入（6，高）；
延遲（200）；
數字寫入（6，低）；
延遲（200）；
}
if (i >= buttonPushCounter)
{
數字寫入（6，低）；
數字寫入（12，高）；
}
別的
{
數字寫入（12，低）；
}
}
無效檢查（）
{
up_buttonState = digitalRead(Up_buttonPin);
// 比較 buttonState 和之前的狀態
if (up_buttonState != up_lastButtonState)
{
// 如果狀態已經改變，增加計數器
如果（up_buttonState == LOW）
{
bPress =真；
// 如果當前狀態為 HIGH，則按鈕從關閉變為打開：
buttonPushCounter = buttonPushCounter + 10;
}
}
// 將當前狀態保存為上一個狀態，以備下次循環使用
up_lastButtonState = up_buttonState;
}
無效 checkDown()
{
down_buttonState = digitalRead(Down_buttonPin);
// 比較 buttonState 和之前的狀態
if (down_buttonState != down_lastButtonState)
{
// 如果狀態已經改變，增加計數器
如果（down_buttonState == LOW）
{
bPress =真；
buttonPushCounter = buttonPushCounter - 10;
}
}
// 將當前狀態保存為上一個狀態，以備下次循環使用
down_lastButtonState = down_buttonState;
}