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厨房秤

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厨房秤

方案介绍

随着人们对饮食质量关注度的提高,厨房秤已越来越受到欢迎。相比于以往机械式秤,厨房秤有便携、数字显示和称重准确等特点。为了降低厨房秤生产厂家的生产成本和难度,杭州晶华微电子有限公司推出了一款SD8000W芯片,它可以应用于满量程/分度值为 5kg/1g、1kg/0.1g、3kg/0.5g 等厨房秤中。

方案特点

2.1 压力传感器

      压力传感器的原理是在铝棒上面贴上一个由桥式电阻组成的应变片,当铝棒受到压力时,将会导致其变形,从而会使应变片上的 4 个电阻均产生ΔR 的变换量,如图2.1 所示。

 图2.1 桥式电阻示意图

      由ΔR 的变化产生的电压信号为

      下面拿满量程为5kg、分度值为1g 的秤做个例子进行说明。

      在传感器供电电压(Vin+ - Vin-)为2.4V 的情况下,1g 重量对应的输出变化量为0.4uV(数据为测试所得),当fS=128kHz、OSR=16384、Gain=200、AVDDR=2.4V、VREF=0.6V时,SD8000W 的典型RMS 噪声为22nV,为0.4uV 的1/18,能够满足其要求。

      将0.4uV 经过SD8000W 内部ADC 的前端IA 放大器放大200 倍后,1g 对应的输出电压为80uV。当选择的内部基准为0.8V 时,每1LSB 对应的电压值为:

VLSB=0.8V /(216 x 0.75)=16μV                                             (2-3)

      每1g 对应的16 位ADC 内码有5LSB。

      5kg 重量对应的输出变化量为2.1mV(数据为测试所得),经过200 倍放大后为

      0.42V 的电压小于基准电压,符合芯片使用要求。


3. SD8000W 控制芯片特性

   3.1.1     ADC 特性

      3.1.1.1      有效位数:ENOB=18.5bits@8sps

      3.1.1.2      工作电压: 2.4V~3.6V。

      3.1.1.3      可编程增益: 1、12.5、50、100 和200 倍放大。

      3.1.1.4      内部参考电压: 0.4V~1.6V,以0.2V 递增。

      3.1.1.5      ADC 输出速率: 采样频率(fS)及过采样率(OSR)共同决定。

   3.1.2     系统时钟

           内部32kHz 和4MHz RC 振荡器二分频。

  3.1.3     存储器

           程序存储器为16k Bytes OTP,数据存储器为256 Bytes SRAM。

  3.1.4     功耗

           8位RISC超低功耗MCU,在2MHz工作时钟,MCU部分在3V工作电压下电流典型值为600μA;32kHz时钟待机模式下工作电流1.8μA,休眠模式电流典型值为1μA。

  3.1.5     LCD 和LED 驱动

           可驱动4*20 段LCD,所有I/O 的Sink 或Source 电流能力都能达到12mA。

   3.1.6     电池检测

            2.3V~3.0V 电池电压检测范围。

   3.1.7     稳压电源

            可提供2.4V 、2.6V 、2.9V 或3.3V 稳压电源输出。

   3.1.8     中断I/O

            2 个外部中断I/O。

   3.1.9     OTP 自烧录

            可在低至2.4V 的电源电压下进行OTP 自烧录,可省掉外部用作校准的EEPROM。

   3.1.10     RTC 功能

            使用低频晶振做时钟,设置初值后,可以实时显示时、分、秒。

4. 硬件设计

   4.1.1     电源电路

          芯片的VDD直接由3V电池提供。

   4.1.2     ADC采样电路

          压力传感器的供电电源由AVDDR(稳压电源输出)提供,传感器的输出信号经过0.1μF滤波电容后输入到ADC输入端。如果要求精度高,请选择温度系数低的压力传感器,ADC采样电路如图4.1所示。

 图4.1 ADC采样电路示意图

   4.1.3     LCD或LED驱动电路

      4.1.3.1       可提供4*20段LCD驱动。

      4.1.3.2       所有I/O口都可以用来驱动LED。

  4.1.4     外围器件

         外围的贴片电阻电容一共有5个,分别为3个1μF、2个0.1μF电容和1个1M电阻,元器件成本可降到最低。1M电阻是为了确保不接传感器时ADC码值不跳动,如果测试时接上了传感器,此电阻可以省掉。


应用框图


图5.1 典型应用图(LCD 显示)

图5.2 典型应用图(LED 显示)

                                                                                              

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