HX711

El HX711 es un convertidor analógico-digital (ADC) de 24 bits de Avia Semiconductor, diseñado específicamente para conectar celdas de carga y sensores de puente directamente a un microcontrolador. Integra un amplificador de instrumentación de bajo ruido con ganancia programable (PGA), un multiplexor de dos canales de entrada diferencial, un regulador de alimentación analógica y un oscilador interno, de manera que el circuito externo se reduce a unos pocos componentes pasivos.

No necesita registros de configuración ni programación de bus: todo el control se hace mediante el número de pulsos de reloj y el nivel de los pines. El resultado de la conversión sale por una interfaz serie de solo dos hilos (DOUT y PD_SCK).

Encapsulado SOP-16.

Cómo funciona

Canales de entrada. El HX711 tiene dos entradas diferenciales. El canal A dispone de ganancia seleccionable de 128 o 64, lo que corresponde a un rango de entrada diferencial a fondo de escala de ±20 mV o ±40 mV respectivamente (con AVDD = 5 V). Es la entrada principal para la celda de carga. El canal B tiene ganancia fija de 32 (±80 mV a fondo de escala) y se usa normalmente para funciones auxiliares como supervisar el nivel de batería.

Regulador de alimentación analógica. El chip incluye un regulador lineal que genera la tensión AVDD a partir de VSUP, eliminando la necesidad de un regulador externo dedicado. Usa un transistor PNP externo (por ejemplo un S8550) cuya base se controla desde el pin BASE, y la tensión de salida se fija con un divisor resistivo en el pin VFB según la fórmula V_AVDD = V_BG × (R1 + R2) / R1, donde V_BG es la referencia bandgap interna de 1,25 V. Si no se necesita el regulador, se conecta VFB a AGND y BASE queda sin conexión.

Reloj y tasa de muestreo. El oscilador interno se activa conectando XI a GND, sin componentes externos. La tasa de muestreo se selecciona con el pin RATE: nivel bajo produce 10 SPS (mejor relación señal-ruido, rechazo simultáneo de 50 y 60 Hz) y nivel alto produce 80 SPS (más rápido, útil para dosificación dinámica). También se puede usar un cristal de 11,0592 MHz entre XI y XO, o un reloj externo acoplado por un condensador de 20 pF al pin XI.

Interfaz serie. Toda la comunicación con el microcontrolador se realiza por dos pines: PD_SCK (reloj, entrada) y DOUT (datos, salida). Cuando hay un dato listo, DOUT pasa a nivel bajo. El microcontrolador aplica 25, 26 o 27 pulsos de reloj en PD_SCK para leer los 24 bits (MSB primero) y seleccionar el canal y ganancia de la siguiente conversión:

Pulsos PD_SCKCanal siguienteGanancia
25A128
26B32
27A64

Modo de bajo consumo. Si PD_SCK se mantiene a nivel alto durante más de 60 µs, el chip entra en modo de apagado (consumo inferior a 1 µA). Al devolver PD_SCK a nivel bajo, el chip se reinicia y vuelve al modo normal con canal A y ganancia 128 por defecto.

Otras aplicaciones

Aunque su uso más extendido son las balanzas digitales, el HX711 se emplea también en:

  • Control de procesos industriales. Medición de fuerza, par o presión con sensores de puente de Wheatstone en entornos de producción, aprovechando la alta resolución del ADC de 24 bits.
  • Dosificación y llenado. Sistemas de pesaje dinámico para llenar recipientes hasta un peso objetivo, usando la tasa de 80 SPS para respuesta rápida.
  • Instrumentación de laboratorio. Medición de deformaciones con galgas extensiométricas en ensayos de materiales o estructuras.
  • Supervisión de nivel de batería. El canal B, con su ganancia fija de 32, puede medir tensiones proporcionalmente mayores, útil para monitorizar el estado de la batería en sistemas portátiles alimentados por el mismo VSUP.