| [電子秤方案]基于CSU8RP1185芯片的人體秤方案設(shè)計(jì) |
| Update Time ： 2019-05-17 View ： 4414 |
過(guò)去人體秤采用振動(dòng)開(kāi)機(jī)或者按鍵開(kāi)機(jī)模式,，使用時(shí)需輕觸秤體，待秤開(kāi)機(jī)歸零之后方可稱重,。長(zhǎng)期以來(lái),，實(shí)現(xiàn)人體秤壓力開(kāi)機(jī)是衡器系統(tǒng)工程師們研究的重點(diǎn)課題之一，更是廣大消費(fèi)者的期待的功能,。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,，高速、高精度ADC轉(zhuǎn)換的成功開(kāi)發(fā)使人體秤實(shí)現(xiàn)壓力開(kāi)機(jī)不再是難題,。
1前言
過(guò)去人體秤采用振動(dòng)開(kāi)機(jī)或者按鍵開(kāi)機(jī)模式,，使用時(shí)需輕觸秤體，待秤開(kāi)機(jī)歸零之后方可稱重,。長(zhǎng)期以來(lái),，實(shí)現(xiàn)人體秤壓力開(kāi)機(jī)是衡器系統(tǒng)工程師們研究的重點(diǎn)課題之一，更是廣大消費(fèi)者期待的功能,。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,，高速、高精度ADC轉(zhuǎn)換的成功開(kāi)發(fā)使人體秤實(shí)現(xiàn)壓力開(kāi)機(jī)不再是難題,。
壓力開(kāi)機(jī)是采用高速AD間隙掃描傳感器識(shí)別重量變化的原理,，當(dāng)識(shí)別重量變化達(dá)到5kg時(shí)人體秤則自動(dòng)開(kāi)機(jī)顯示重量。采用壓力開(kāi)機(jī)原理的人體秤,，直接站到秤體上即可稱重,，無(wú)需等待，較以往的開(kāi)機(jī)模式更靈敏,、便捷,。壓力開(kāi)機(jī)人體秤作為一種更人性、更靈活的開(kāi)機(jī)模式深受廣大顧客的青睞,，勢(shì)必引領(lǐng)人體秤市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì),。
本文將重點(diǎn)介紹基于CSU8RP1185實(shí)現(xiàn)人體秤壓力開(kāi)機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)方法和建議。
2成本之外的CSU8RP1185特性
當(dāng)前,，面臨人民幣升值,，原材料價(jià)格、工人工資大幅上漲的現(xiàn)狀,，企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力較2008年金融危機(jī)時(shí)期更明顯加重,。為了適應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)，IC設(shè)計(jì)工程師必須盡最大可能地集成每一個(gè)外圍器件并且壓縮硅片尺寸，開(kāi)發(fā)出高性能低成本的芯片滿足廠商的低成本產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求,。CSU8RP1185最大程度地集成了外圍器件,，設(shè)計(jì)人體秤方案時(shí)外圍只需6個(gè)貼片電容，比傳統(tǒng)方案減少了一半的電子元器件,。低成本的SoC衡器計(jì)量芯片CSU8RP1185成功上市為衡器廠商提供了低成本的解決方案,。CSU8RP1185內(nèi)置128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可以存儲(chǔ)約20組校準(zhǔn)數(shù)據(jù),，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需外掛傳統(tǒng)解決方案所要求的24C02存儲(chǔ)器,。
當(dāng)前衡器產(chǎn)品成本的敏感性不言而喻，但成本絕非全部,，電池供電產(chǎn)品的低功耗特性,、溫度補(bǔ)償、可靠性都是必須關(guān)注的性能特性,，下面分別給予分析,。
2.1低功耗延長(zhǎng)電池使用壽命
人體秤采用一顆3VCR232鈕扣電池供電，為延長(zhǎng)電池使用壽命,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員對(duì)低功耗有著無(wú)限的奢求。CSU8RP1185芯片自身工作電流在1mA以下,，整機(jī)比傳統(tǒng)方案低1mA以上,。人體秤大部分時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)，待機(jī)功耗直接決定了產(chǎn)品的電池使用壽命,。系統(tǒng)工作電流在2.3mA以下(整機(jī)以1k阻抗和靈敏度為1mV/V的傳感器測(cè)試),，電池的使用壽命。CSU8RP1185內(nèi)置500KHz采樣率的高速AD,，最高ADC輸出率可達(dá)7.8KHz,。在ADC輸出率為7.8KHz的速度下，AD有效精度依然可達(dá)12位,，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的高速掃描,。在待機(jī)模式下，采用WTD定時(shí)(1s的周期)掃描傳感器,，喚醒后配置成高速AD,，將前3筆AD值丟棄，采集第4筆和5筆做算術(shù)平均獲取到的高速AD值,。整個(gè)時(shí)間只需0.8ms,，其他時(shí)間都處于Sleep狀態(tài)，Sleep狀態(tài)功耗小于2uA,，由此,，待機(jī)平均電流如下：
Iavg=2.3mA×0.8ms/1s+2uA=1.84+2=3.84uA≈4uA
2.2內(nèi)置溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償
市面上，部分廠家使用的人體秤傳感器未進(jìn)行溫度補(bǔ)償，傳感器溫度特性常常無(wú)法達(dá)到要求,，系統(tǒng)受溫度影響較為明顯,。CSU8RP1185內(nèi)置一路溫度傳感器，可檢測(cè)環(huán)境溫度變化,，恰當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)人體秤系統(tǒng)溫度補(bǔ)償,。
2.3全工作電壓范圍OTP自燒錄
CSU8RP1185實(shí)現(xiàn)2.4V至3.6V全工作電壓自燒錄，在VPP引腳上接一個(gè)105的電容,，芯片通過(guò)內(nèi)部升壓機(jī)制將電源電壓升高至7.5V輸出到VPP引腳上,，VPP引腳電容將電荷蓄積為OTP燒錄提供穩(wěn)定的7.5V燒錄電壓。這一創(chuàng)新大大提高了燒錄可靠性,，避免燒錄電壓偏低或偏高帶來(lái)的一系列隱患,。在行業(yè)內(nèi)，大部分IC只能實(shí)現(xiàn)固定電源電壓燒錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù),。CSU8RP1185實(shí)現(xiàn)全工作電壓自燒錄后,，無(wú)需外接固定電壓，直接采用電池供電,，仍可正確燒錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù),，大大提高了生產(chǎn)效率。
2.4抗干擾,、EMI,、ESD特性
日常生活中，手機(jī)來(lái)電常常導(dǎo)致附近的音響發(fā)出吱吱聲,，這就是高頻信號(hào)干擾了音響的模擬器件,。同樣，人體秤內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器件也容易受高頻信號(hào)的干擾,。目前,，出口歐美等地的產(chǎn)品需通過(guò)嚴(yán)格的EMI測(cè)試。芯�,？萍蓟贑SU8RP1185開(kāi)發(fā)的人體秤樣品送至第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行高頻檢測(cè),，測(cè)試結(jié)果顯示，該樣機(jī)在80MHz至2.7GHz的高頻信號(hào)干擾下均能正常工作,，未出現(xiàn)死機(jī),、誤開(kāi)機(jī)、重量不準(zhǔn)確等異常情況,。
生活中靜電無(wú)處不在,，電子設(shè)備深受其害。靜電會(huì)造成芯片的硬擊穿或者軟擊穿,，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰,。因此電子產(chǎn)品的抗ESD水平也是評(píng)價(jià)一個(gè)產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)。CSU8RP1185設(shè)計(jì)了特別的靜電保護(hù)電路，整機(jī)測(cè)試能夠通過(guò)14KV接觸式放電和20KV非接觸式放電,。 |
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