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廚房秤

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廚房秤

方案介紹

隨著人們對飲食質量關注度的提高,廚房秤已越來越受到歡迎。相比于以往機械式秤,廚房秤有便攜、數字顯示和稱重準確等特點。為了降低廚房秤生產廠家的生產成本和難度,杭州晶華微電子有限公司推出了一款SD8000W芯片,它可以應用于滿量程/分度值為 5kg/1g、1kg/0.1g、3kg/0.5g 等廚房秤中。

方案特點

2.1 壓力傳感器

      壓力傳感器的原理是在鋁棒上面貼上一個由橋式電阻組成的應變片,當鋁棒受到壓力時,將會導致其變形,從而會使應變片上的 4 個電阻均產生ΔR 的變換量,如圖2.1 所示。

 圖2.1 橋式電阻示意圖

      由ΔR 的變化產生的電壓信號為

      下面拿滿量程為5kg、分度值為1g 的秤做個例子進行說明。

      在傳感器供電電壓(Vin+ - Vin-)為2.4V 的情況下,1g 重量對應的輸出變化量為0.4uV(數據為測試所得),當fS=128kHz、OSR=16384、Gain=200、AVDDR=2.4V、VREF=0.6V時,SD8000W 的典型RMS 噪聲為22nV,為0.4uV 的1/18,能夠滿足其要求。

      將0.4uV 經過SD8000W 內部ADC 的前端IA 放大器放大200 倍后,1g 對應的輸出電壓為80uV。當選擇的內部基準為0.8V 時,每1LSB 對應的電壓值為:

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

      每1g 對應的16 位ADC 內碼有5LSB。

      5kg 重量對應的輸出變化量為2.1mV(數據為測試所得),經過200 倍放大后為

      0.42V 的電壓小于基準電壓,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      有效位數:ENOB=18.5bits@8sps。

      3.1.1.2      工作電壓: 2.4V~3.6V。

      3.1.1.3      可編程增益: 1、12.5、50、100 和200 倍放大。

      3.1.1.4      內部參考電壓: 0.4V~1.6V,以0.2V 遞增。

      3.1.1.5      ADC 輸出速率: 采樣頻率(fS)及過采樣率(OSR)共同決定。

   3.1.2     系統時鐘

           內部32kHz 和4MHz RC 振蕩器二分頻。

  3.1.3     存儲器

           程序存儲器為16k Bytes OTP,數據存儲器為256 Bytes SRAM。

  3.1.4     功耗

           8位RISC超低功耗MCU,在2MHz工作時鐘,MCU部分在3V工作電壓下電流典型值為600μA;32kHz時鐘待機模式下工作電流1.8μA,休眠模式電流典型值為1μA。

  3.1.5     LCD 和LED 驅動

           可驅動4*20 段LCD,所有I/O 的Sink 或Source 電流能力都能達到12mA。

   3.1.6     電池檢測

            2.3V~3.0V 電池電壓檢測范圍。

   3.1.7     穩壓電源

            可提供2.4V 、2.6V 、2.9V 或3.3V 穩壓電源輸出。

   3.1.8     中斷I/O

            2 個外部中斷I/O。

   3.1.9     OTP 自燒錄

            可在低至2.4V 的電源電壓下進行OTP 自燒錄,可省掉外部用作校準的EEPROM。

   3.1.10     RTC 功能

            使用低頻晶振做時鐘,設置初值后,可以實時顯示時、分、秒。

4. 硬件設計

   4.1.1     電源電路

          芯片的VDD直接由3V電池提供。

   4.1.2     ADC采樣電路

          壓力傳感器的供電電源由AVDDR(穩壓電源輸出)提供,傳感器的輸出信號經過0.1μF濾波電容后輸入到ADC輸入端。如果要求精度高,請選擇溫度系數低的壓力傳感器,ADC采樣電路如圖4.1所示。

 圖4.1 ADC采樣電路示意圖

   4.1.3     LCD或LED驅動電路

      4.1.3.1       可提供4*20段LCD驅動。

      4.1.3.2       所有I/O口都可以用來驅動LED。

  4.1.4     外圍器件

         外圍的貼片電阻電容一共有5個,分別為3個1μF、2個0.1μF電容和1個1M電阻,元器件成本可降到最低。1M電阻是為了確保不接傳感器時ADC碼值不跳動,如果測試時接上了傳感器,此電阻可以省掉。


應用框圖


圖5.1 典型應用圖(LCD 顯示)

圖5.2 典型應用圖(LED 顯示)

                                                                                              

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