應用方案

APPLICATIAON

人體秤/ 健康秤

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人體秤

方案介紹

隨著人們對自身健康關注度的提高,人體秤已越來越受到歡迎。相比于以往機械式磅秤,人體秤有便攜、數字顯示和稱重準確等特點。為了降低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 SD8020 芯片,它可以應用于滿量程為180kg 、 150kg、分度值為 0.1kg 、0.05kg、0.01kg的人體秤中。

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180kg、分度值為0.1kg 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,0.1kg 重量對應的輸出變化量為2uV(數據為測試所得),當fS=128kHz、OSR=16384、Gain=100、AVDDR=2.4V、VREF=0.6V時SD8020的典型RMS噪聲為33nV,為2μV的1/60,能夠滿足其要求。

      將2uV 信號經過SD8020 ADC內部的前端IA 放大器放大100 倍后,0.1kg 對應的輸出電壓為200uV。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0.1kg 對應的16位ADC 內碼有12LSB。

      180kg 重量對應的輸出變化量為3.6mV(數據為測試所得),經過100 倍放大后為:

       0.36V 的電壓小于基準電壓,符合芯片使用要求。


3. SD8020 控制芯片特性

      3.1.1     ADC 特性

            3.1.1.1     有效位數:     ENOB=17.6bits@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8k Bytes OTP,數據存儲器為256 Bytes SRAM。

      3.1.4     功耗

            使用內部4MHz RC 振蕩器的二分頻工作,MCU部分在3V工作電壓下電流典型值為800μA,32kHz時鐘待機模式下工作電流2μA,休眠模式電流典型值為1μA。

      3.1.5     LCD 和LED 驅動

            可驅動4*14 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

            2.4V~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 可調穩壓電源輸出。

      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。

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*14段LCD驅動。

            4.1.3.2     所有數字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4個,分別為2個1μF、2個0.1μF電容,元器件成本可降到最低。

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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