信州ＭＡＫＥＲＳでは、力を測定するためにひずみゲージ応用の６分力計、ロードバイクパワーメータを開発しております。現在使っているセンサ用信号処理（AnalogFrontEnd用途）のアンプですが２種使いわけてます。
HX711:ロードセル用24bitのＡＤ変換器10Hzでサンプリングするので静的な力の測定で使います。 ロードバイクなど動く力の測定には使えませんので、キッチンスケール的な使い方でしか使えませんので私は使ってません。
http://akizukidenshi.com/download/ds/avia/hx711.pdf
LT1167：振動に近い動的な力を測定するときは高精度計装アンプ http://www.analog.com/media/jp/technical-documentation/data-sheets/j1167fb.pdf
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%83%AB%E3%83%81%E3%83%97%E3%83%AC%E3%82%AF%E3%82%B5
ＬＴ１１６７は、こちらの記事で原理説明してありますので、今回はＨＸ７１１を学習します。
回路例 電源電圧を半分にしてREFにいれて、ゼロレベルからプラスマイナスのひずみを出力します。
３．３V電源なら1.65Vがゼロひずみで1.65V未満はマイナスひずみ1.65V以上がプラスひずみです。
可変抵抗は３５０Ωのゲージのブリッジの場合は１KΩがちょうどいいです、ボリュームの調整は
非常に微妙ですので、テスターでプラスマイナスの振れ幅を確認しながら抵抗位置を決めます。
※2021年8月末追記
LT1167はアナログなので信号ノイズが大きい点、HX711は、遅いのとSIOが不安定動作するとかで、使えるデジタルアンプがなかったので使いやすくて精度が良いデジタルアンプを見つけ出しました。これが定番になれるように精査していきます。UART接続なのでIFノイズトラブル皆無です。
●HX711の構造と仕様
仕様書からダイアグラムをコピー拡大しました。
ひずみゲージブリッジから微小な電圧差信号がINA+とINA-に入力されます。
ひずみゲージのブリッジ回路：については、別途学習ページを作ります。
InputMUX：マルチプレクサといって複数信号を１本にまとめるＩＣです。INAとINBの切り替えに使ってます
PGA:プログラマブルゲインアンプというオペアンプです。ゲインを32,64,128の３種類設定できます
ADC:AD変換器24bitもあります。
ＣＱ出版にＰＤＦに詳細解説がありました。http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/42/42041/42041.pdf
DigitalInterface:これでマイコンと接続しますが、HX711は、SIOというインターフェースです。ＲＳ２３２Ｃが一般的なのですがこれはもっと原始的なシリアル通信ですがこれがＨＸ７１１で発生するのトラブルの元となってます。接続ソフトは、ライブラリがあるのでSIOを知らなくても大丈夫です。
東芝の解説がわかりやすいです。https://toshiba.semicon-storage.com/jp/design-support/e-learning/mcupark/village/serial-interface-2.html
AnalogSuplyRegurator：定電圧レギュレータ ３端子レギュレータだと精度が±５％程度なのでＡＤＣの基準電源にはなりません。そこでＢＧＲが必要となります。
BandGapReference:電圧リファレンスＩＣ、ＡＤ変換で基準電圧が変動してしまうとデータなのか電源変動なのかわからなくなってしまうので重要な機能として電圧リファレンスがあります。
解説記事は詳しい記事があります。http://eetimes.jp/ee/articles/1110/11/news007.html
ここも詳しいですhttp://ednjapan.com/edn/articles/1102/01/news110.html
http://ednjapan.com/edn/articles/1206/27/news050.html
下図のようにバンドギャップが周囲温度変化で発生する基準電源のドリフトを補正できるらしいです。
http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/ae-hx711_rev1_20180129.pdf
基準電圧がどうなっているか秋月のＨＸ７１１の周辺回路図をみてみます。
端子２，３，４，５，６で基準電圧が制御しているみたいですが私は未だ理解できてません。
●実際の結線
ロードセルとの結線ですが中華ロードセルは説明書がついてないので秋月の説明があります。
http://akizukidenshi.com/download/ds/sacc/SC133-2kg.pdf
赤線＝＋Ｖ 黒線＝－Ｖ（通常はＧＮＤ） 緑線（出力＋） 白線（出力ー）
この結線をしっかりと記憶しておくことが重要です。
ＩｎＢ端子はゲイン３２ですので、精度が劣りますので普通は使われません。
●配線のノウハウ
１ＣＨだけなら、あまり気づかいはいりませんが、私はＨＸ７１１を６ＣＨ使って多分力センサを作ってますので
ＣＨ信号に干渉ノイズは大きな課題となりました。
この後でノイズならシールド線でならいいかとおもってシールド線で作り直してみましたが
やはりダメでした。信号線の長さが短くないとノイズがなくならないのではと思って、ロードセルの
線を延長させてＣＰＵ基板の上に配置したＨＸ７１１基板にしました。するとノイズが減りました。
「ＨＸ７１１のＳＩＯ信号線はＣＰＵから数ｃｍしか離してはいけない」みたいです。
●２０１９年度からは新しいアンプをつかってます。
【ノイズとサンプリング周波数と多ＣＨの課題をクリア】
精密重量測定器用のアナログデバイス社製高精度ADCです。
アンプと高精度ADCの多ch回路がIC１個に入ってます。
信州MAKERSでは、２種類を使い分けしてます。
①４chコンパクト低価格：AD7193 TSSOPパッケージ
MACNICA-MOUSERで５個７千円で輸入しましたが、
CHIP1STOPでも、３個４８００円で買えます。
TSSOPを２８ピン変換基板に半田付けしないといけない難点が
ありますが、超小型の４chひずみゲージアンプですので、
小型低価格４cHが欲しい方はトライしても価値あります。
②6CH高速高精度ADC:AD7194 EVAL BOARD
①は、TSSOPの半田付という難関があってとてもできない方は、
高い（７千円）ですが、評価ボードがありますので、そのボード上にマイコンを搭載すれば簡単に８ＣＨのひずみゲージ測定回路基板が出来上がりますので、手間をかけたくない方向けです。
アナログデバイス社のAD7194というアンプ内蔵８CHADCです。デルタσ型ADCで低ノイズです。
ゲインの少ない手作り多分力センサには最適です。独自のQFP構造で実装が難しいので評価ボード７千円をマクニカマウサーさんで購入してつかってます。趣味以外で仕事研究で多Chひずみゲージブリッジを使いたい方向きです。
詳細は下記リンクです。
初期動作確認
ーーーーーーーーー以下は昔のhx７１１の記事ーーーーーーーーーーーーーーーーー
●以後
上記２階建て回路でＨＸ７１１の６個使いで、ＭＦＴ２０１７，ＭＦＴ２０１８を乗り切れました。
●プログラム
私はmbed ＮＵＣＬＥＯ Ｆ４４６ＲＥを使ってますが、ライブラリはmbedでいくつかあります。
Ａｒｄｕｉｎｏでもライブラリがあります。
秋月の説明書に紹介されてますが扱っているブログがたくさんありますが元祖はＳＰＡＲＫＦＵＮです。
●以後
今回、ここ二年間つかいまわしてきたＨＸ７１１の基礎を勉強して、ブラックボックスがグレイボックスくらいになったので、これからは、信号の精度なども気遣いながら使っていこうと思います。
