使用 Python 3 将称重传感器和 HX711 与 Raspberry Pi 3 连接

Question

我目前正在从事一个物联网项目，我正在尝试将我的 Raspberry Pi 3 连接到 HX711，以便我可以读取来自 200 公斤范围的称重传感器的重量读数。

对于 Python 代码，我尝试了this Python library from github

根据这个存储库的描述，我首先使用 5 公斤的已知重量校准了 HX711 (calibration.py)，给出了偏移量和比例。之后我将它们复制并在example_python3.py 中使用。

但我不断从称重传感器获得可变读数，如以下来自 Raspberry Pi 窗口的屏幕截图所示：

我通过放置 5 公斤负载来获得此输出。我尝试了这个校准循环并多次检查输出，但我的输出仍然是可变的。

这是我使用的代码：

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import sys
from hx711 import HX711

# Force Python 3 ###########################################################

if sys.version_info[0] != 3:
    raise Exception("Python 3 is required.")

############################################################################
GPIO.setwarnings(False)

hx = HX711(5, 6)


def cleanAndExit():
    print("Cleaning...")
    GPIO.cleanup()
    print("Bye!")
    sys.exit()


def setup():
    """
    code run once
    """
    #Pasted Offset and Scale I got from calibration..
    hx.set_offset(8608276.3125)
    hx.set_scale(19.828315054835493)


def loop():
    """
    code run continuosly
    """
   
    try:

        val = hx.get_grams()
        print(val)
        hx.power_down()
        time.sleep(0.001)
        hx.power_up()


    except (KeyboardInterrupt, SystemExit):
        cleanAndExit()


##################################

if __name__ == "__main__":

    setup()
    while True:
        loop()

Answer 1

很遗憾，我没有 HX711，因此无法测试您的代码。但我可以提供一些可能会有所帮助的建议。

1. 我的主要问题是：为什么你的代码包含

   hx.power_down()
   time.sleep(0.001)
   hx.power_up()
   

   在循环中？根据datasheet，输出稳定时间（即从上电、复位、输入通道变化和增益变化到有效稳定输出数据的时间）为400 ms。所以如果每次读数后给HX711断电，每次读数都会不稳定！

2. 此外，您预计读数之间的偏差有多大？您的值目前在大约 4990 和 5040 之间波动，相差 50，因此只有 1% 的差异。这还不错。不幸的是，HX711 的精度并没有在数据表中指定，所以我无法确定这是“正确”还是“错误”。但是，在假设有问题之前，您应该检查一下您可以期待什么。数据表提到输入失调漂移为 0.2 mV，而满量程差分输入电压（增益为 128）为 20 mV。那也是1%。 （这可能是巧合，但如果你想确定的话，你可能应该深入研究它。）

3. 您是否检查了串行通信的时序？该代码只是在没有任何特定时序的情况下切换 IO 引脚，而数据表中提到 PD_SCK 必须为高电平至少 0.2 us 和最多 50 us。快速切换可能会导致读数不正确，而缓慢切换可能会导致设备复位（因为将 PD_SCK 保持高电平超过 60 us 会导致其进入断电模式）。例如，请参阅 this C implementation，其中包含对快速 CPU 的修复。您的 Python 库不包含此修复程序。

   不过，我不确定您将如何使用 Raspberry Pi 来执行此操作。如果您在 Raspberry Pi（或任何其他非实时平台）上可靠地工作，您似乎很幸运，因为如果您的代码在错误的时间中断，读取可能会失败（请参阅this comment例如）。

4. 我在网上看过一些人的报道，称 HX711 需要“预热” 2-3 分钟，因此在那之后读数会变得更加稳定。

5. 最后，问题也可能与硬件有关。似乎有很多低质量的板子。例如，this known design fault 可能是相关的。

注意： 另请注意，您的偏移量 (8,608,276.3125) 不正确。 HX711 返回一个 24 位 2 的补码值。这意味着介于 -8,388,607 和 +8,388,608 之间的值。你的价值超出了这个范围。您获得此值的原因是您使用的库没有正确考虑数据编码。见this discussion。已修复此问题的存储库有多个分支，例如this one。如果正确读取，该值将是 -8,168,939.6875。此错误不会影响准确性，但可能会导致某些权重的结果不正确。

对于所有认为精度是 24 位的人来说最后一点，因此它应该返回非常可靠的读数：精度与精度不同。仅仅因为设备返回 24 位并不意味着这些位是正确的。该值与实际值（实际重量）的接近程度取决于许多其他因素。请注意，您默认使用的库读取权重 16 次并对结果取平均值。如果设备如此准确，那根本就没有必要！

我的建议：

• 从环路中移除电源（不过，您可能希望在设置中使用一次）。
• 第一次读取前至少等待 400 毫秒。
• 如果要使用完整范围，请修复 2 的补码逻辑的数据转换。
• 不要期望设备精确到 24 位。
• 如果您仍想提高读数的准确性，您可能需要深入研究与硬件或时序相关的问题（数据表和 these github issues 包含大量信息）。