隨著我國電子秤技術的快速發展,市場對電子秤的各種要求也越來越高,既要 滿足精度高,抗干擾能力強等特性,又要滿足價格低廉的要求,特別是在外貿出口市場,競 爭就更加激烈,既要性能好又要價格低。一般來說,高性能將意味著高成本。為了滿足某些 特殊的應用場合,如對銅、鋁等較貴重物品的計量,傳統的16位A/D轉換已經不能滿足使 用要求,應采用更高的24位A/D轉換器。如果采用進口的真24位精度的A/D芯片,價格 少則就要上百元,而實際精度只有20位左右的芯片也要幾十元。所以,如何設計出既要成本 低又要性能好的電子秤,就顯得非常重要。
一、電子秤ADC芯片CS123X原理分析
CS123X芯片是我國自行研發的具有24位精 度的AE形式的A/D轉換器,高速、高精度,數 據輸出速率為10/80Hz (精度為24位,增益為 1/2/64/128 ,有效精度達到22位以上。為了滿足 電池供電時的待機省電要求,CS123X提供了低功 耗模式,只要將PWDN端口變低即可。采用非常 簡潔的操作指令,即可實現如放大倍數、轉換速 率、休眠/待機等功能,只要在外部接口上稍作改 動,就可以滿足不同的市場需求,其價格還不到 同類進口芯片的四分之一。
CS123X內部功能原理如圖1所示。
圖1 CS123X內部功能原理框圖 CS123X芯片主要有兩種型號:CS1232和 CS1231,它們主要區別是CS1232為雙通道輸入, CS1231為單通道輸入,前者有效精度略高于后者。
二、電子秤ADC芯片CS123X與單片機接口
其接口原理如圖2所示。
這里,CS123X與單片機的接口主要有4個控 制端,當采樣速率固定時,可以將SPEED端接高 或接低。在正常工作時,PWDN端應保持高電平, 拉低時即進入Power down狀態,此時電流僅為 1.6^A。SCLK為時鐘同步脈沖,與DRDY端結合 讀取A/D轉換數據。
三、設計要點
除了大型的工業電子秤外,大量的電子秤采用電 池供電。特別是低價格的中小型電子秤產品,一般 都采用電池供電,所以衡量一臺電子秤是否高 性能除了準確度高、可靠性好、抗干擾能力強以 外,還要具有功耗低的特點。
(一)選用低電壓版的單片機可有效地降低系 統功耗。
對原來采用5V供電的系統,如果現在改成了 3V供電,則整機的功耗將會較大幅度地下降,所 以可將原來的6V電池改成3.6V或3.7V,使得同 樣體積的電池容量倍增,大幅度地提高了整機的 續航能力。
(二)低的供橋電壓可進一步降低系統功耗
將傳感器的供橋電壓由5V降到3V后,根據 I=U/R可知,R為傳感器輸入阻抗保持不變,供 橋電壓U從5V降到3V時,電流丨只有原來的五分之三。
(三)高集成度的專業A/D芯片可提高抗干擾能力
專門為電子秤行業量身定做的CS123X芯片,能 有效地抗50H z/60H z干擾,只要在電源和信號端加 上相應的濾波電路,即可提高抗無線高頻干擾的 能力,這在目前的各種認證,特別是通過CE認證 方面是值得肯定的。
四、結束語
高性價比電子秤的兩個重要指標就是高性 能和低價格,采用完全自主研發的芯片,有助于 提高我國的產品核心競爭力,促進科技自主創新, 有著極其重要的戰略意義。電路板全部采用貼片 元件,可以縮小整板的體積,還可以增強其抗干 擾能力。如果采用自動貼片機焊接,更可以提高 加工效率和焊接的可靠性