HX711称重传感器接ESP32：从校准到读克数

做机器人或者小车的同学，早晚都会遇到「想知道它到底多重」这种需求。比如机械臂抓了个物体，想知道是不是抓空了；或者想给自己的小车加装载监测。这类需求的主角就是称重传感器（load cell），而把它接进 ESP32 的标准搭档，是一块叫 HX711 的 24 位 ADC 放大板。这篇带大家从接线、装库一路走到串口里读出稳定的克数，核心难点只有一个：校准系数怎么求。

先认识称重传感器和 HX711

常见的廉称重传感器本质是一根金属梁，上面贴了应变片（strain gauge）。受力变形时应变片阻值微变，但这个变化小到 ADC 根本读不出来，所以工程上把四片应变片接成惠斯通电桥，把微小的阻值差放大成可测的电压差。梁中间有孔，一端装底座（spacer 那头），悬空端装称盘，受力方向必须按箭头标注来，装反了读数要么不变要么飘。

惠斯通电桥的四个桥臂正好对应传感器里的四片应变片，引出四根线：激励正负（E+、E-）给桥供电，信号正负（S+、S-）输出差分电压。

HX711 就是专为这种桥式传感器做的 24 位差分 ADC，内部还带 128 倍（通道 A）可编程增益，把桥输出的毫伏级信号放大再转换。它通过两根线（DOUT、SCK）跟单片机通信，时序自己搞定，不需要 I2C 也不需要 SPI。

接线与装库

接线一共六根：HX711 的 VCC 接 ESP32 的 3.3V，GND 共地，DOUT 接 GPIO16，SCK 接 GPIO4；称重传感器的红、黑、绿、白四根线按 E+、E-、A+、A- 接到 HX711 的端子上。不同厂家线色可能不同，拿到手先量一下：红黑之间阻值通常约等于绿白之间的两倍，这是判断激励端和信号端最靠谱的办法。

库用的是 bogde 的 HX711 库，Arduino IDE 里「工具 → 管理库」搜 HX711 直接装，PlatformIO 用户用 lib_deps 加 bogde/HX711 即可。顺带说一句，示例代码里有一段把 ESP32 主频降到 80MHz 的操作，因为个别新版库和 240MHz 主频有时序兼容问题，照抄不影响功能。

校准：求出那一个系数

校准的逻辑非常朴素：先去皮，再放一个已知重量的东西上去，记下原始读数，用读数除以已知重量就是校准系数。每个传感器的系数都不一样，必须自己测。下面这段校准草图，上传后打开 115200 波特率的串口监视器，按提示操作即可：

/*
  Rui Santos
  Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/esp32-load-cell-hx711/

  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  of this software and associated documentation files.

  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  copies or substantial portions of the Software.
*/

// Calibrating the load cell
#include "Arduino.h"
#include "soc/rtc.h"
#include "HX711.h"

// HX711 circuit wiring
const int LOADCELL_DOUT_PIN = 16;
const int LOADCELL_SCK_PIN = 4;

HX711 scale;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  rtc_cpu_freq_config_t config;
  rtc_clk_cpu_freq_get_config(&config);
  rtc_clk_cpu_freq_to_config(RTC_CPU_FREQ_80M, &config);
  rtc_clk_cpu_freq_set_config_fast(&config);
  scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN);
}

void loop() {

  if (scale.is_ready()) {
    scale.set_scale();
    Serial.println("Tare... remove any weights from the scale.");
    delay(5000);
    scale.tare();
    Serial.println("Tare done...");
    Serial.print("Place a known weight on the scale...");
    delay(5000);
    long reading = scale.get_units(10);
    Serial.print("Result: ");
    Serial.println(reading);
  }
  else {
    Serial.println("HX711 not found.");
  }
  delay(1000);
}

//calibration factor will be the (reading)/(known weight)

运行后串口先提示清空秤盘自动去皮，五秒后放上已知重量的物体，再过五秒输出原始读数。原教程作者用厨房秤称了一杯 300g 的水当砝码，串口输出如下，读数是 -141449：

那么校准系数就是 -141449 ÷ 300 ≈ -471.497。负号很正常，取决于受力方向和接线顺序。单位随你定，用克就是克系数，用磅除以磅数即可，比例关系是线性的。系数记下来，换传感器就要重新校，别偷懒。

正式读克数

把系数填进下面草图里 set_scale() 的参数位置，烧录后串口就会持续输出实际克数：

/*
 * Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/esp32-load-cell-hx711/
 *
 * HX711 library for Arduino - example file
 * https://github.com/bogde/HX711
 *
 * MIT License
 * (c) 2018 Bogdan Necula
 *
**/
#include "Arduino.h"
#include "HX711.h"
#include "soc/rtc.h"

// HX711 circuit wiring
const int LOADCELL_DOUT_PIN = 16;
const int LOADCELL_SCK_PIN = 4;

HX711 scale;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  rtc_cpu_freq_config_t config;
  rtc_clk_cpu_freq_get_config(&config);
  rtc_clk_cpu_freq_to_config(RTC_CPU_FREQ_80M, &config);
  rtc_clk_cpu_freq_set_config_fast(&config);
  Serial.println("HX711 Demo");

  Serial.println("Initializing the scale");

  scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN);

  Serial.println("Before setting up the scale:");
  Serial.print("read: \t\t");
  Serial.println(scale.read());      // print a raw reading from the ADC

  Serial.print("read average: \t\t");
  Serial.println(scale.read_average(20));   // print the average of 20 readings from the ADC

  Serial.print("get value: \t\t");
  Serial.println(scale.get_value(5));   // print the average of 5 readings from the ADC minus the tare weight (not set yet)

  Serial.print("get units: \t\t");
  Serial.println(scale.get_units(5), 1);  // print the average of 5 readings from the ADC minus tare weight (not set) divided
            // by the SCALE parameter (not set yet)

  scale.set_scale(-471.497);
  //scale.set_scale();                      // this value is obtained by calibrating the scale with known weights; see the README for details
  scale.tare();               // reset the scale to 0

  Serial.println("After setting up the scale:");

  Serial.print("read: \t\t");
  Serial.println(scale.read());                 // print a raw reading from the ADC

  Serial.print("read average: \t\t");
  Serial.println(scale.read_average(20));       // print the average of 20 readings from the ADC

  Serial.print("get value: \t\t");
  Serial.println(scale.get_value(5));   // print the average of 5 readings from the ADC minus the tare weight, set with tare()

  Serial.print("get units: \t\t");
  Serial.println(scale.get_units(5), 1);        // print the average of 5 readings from the ADC minus tare weight, divided
            // by the SCALE parameter set with set_scale

  Serial.println("Readings:");
}

void loop() {
  Serial.print("one reading:\t");
  Serial.print(scale.get_units(), 1);
  Serial.print("\t| average:\t");
  Serial.println(scale.get_units(10), 5);

  scale.power_down();             // put the ADC in sleep mode
  delay(5000);
  scale.power_up();
}

从串口输出能直观看到效果：空盘时读数 0.2 到 0.5g 之间抖动，放上一杯水立刻跳到 1055g 左右，再加一个 1kg 砝码变成 2065g，单次读数和十次平均都在合理范围内。

几个实战注意点

一是结构安装，传感器必须一端固定、悬空端受力，垫片（spacer）那侧朝下装底座，用 M4/M5 螺丝拧紧，装成两端都固定就等于白买。二是去皮，每次上电环境不同，正式使用前先空载调一次 tare()，程序里可以做成按键去皮。三是稳定性，HX711 对电源敏感，和舵机之类的噪音源共用 3.3V 会飘，最好独立供电或加粗滤波电容；get_units(10) 这种多次取平均的写法比单次读数稳得多。四是量程，1kg、5kg、20kg 的传感器外形接近但满量程差很远，超程会永久损伤应变片，选型时留一倍余量。照这套流程走下来，读克数其实就差一个系数的事，动手试试吧。