随着我国电子秤技术的快速发展,市场对电子秤的各种要求也越来越高,既要 满足精度高,抗干扰能力强等特性,又要满足价格低廉的要求,特别是在外贸出口市场,竞 争就更加激烈,既要性能好又要价格低。一般来说,高性能将意味着高成本。为了满足某些 特殊的应用场合,如对铜、铝等较贵重物品的计量,传统的16位A/D转换已经不能满足使 用要求,应采用更高的24位A/D转换器。如果采用进口的真24位精度的A/D芯片,价格 少则就要上百元,而实际精度只有20位左右的芯片也要几十元。所以,如何设计出既要成本 低又要性能好的电子秤,就显得非常重要。
一、电子秤ADC芯片CS123X原理分析
CS123X芯片是我国自行研发的具有24位精 度的AE形式的A/D转换器,高速、高精度,数 据输出速率为10/80Hz (精度为24位,增益为 1/2/64/128 ,有效精度达到22位以上。为了满足 电池供电时的待机省电要求,CS123X提供了低功 耗模式,只要将PWDN端口变低即可。采用非常 简洁的操作指令,即可实现如放大倍数、转换速 率、休眠/待机等功能,只要在外部接口上稍作改 动,就可以满足不同的市场需求,其价格还不到 同类进口芯片的四分之一。
CS123X内部功能原理如图1所示。
图1 CS123X内部功能原理框图 CS123X芯片主要有两种型号:CS1232和 CS1231,它们主要区别是CS1232为双通道输入, CS1231为单通道输入,前者有效精度略高于后者。
二、电子秤ADC芯片CS123X与单片机接口
其接口原理如图2所示。
这里,CS123X与单片机的接口主要有4个控 制端,当采样速率固定时,可以将SPEED端接高 或接低。在正常工作时,PWDN端应保持高电平, 拉低时即进入Power down状态,此时电流仅为 1.6^A。SCLK为时钟同步脉冲,与DRDY端结合 读取A/D转换数据。
三、设计要点
除了大型的工业电子秤外,大量的电子秤采用电 池供电。特别是低价格的中小型电子秤产品,一般 都采用电池供电,所以衡量一台电子秤是否高 性能除了准确度高、可靠性好、抗干扰能力强以 外,还要具有功耗低的特点。
(一)选用低电压版的单片机可有效地降低系 统功耗。
对原来采用5V供电的系统,如果现在改成了 3V供电,则整机的功耗将会较大幅度地下降,所 以可将原来的6V电池改成3.6V或3.7V,使得同 样体积的电池容量倍增,大幅度地提高了整机的 续航能力。
(二)低的供桥电压可进一步降低系统功耗
将传感器的供桥电压由5V降到3V后,根据 I=U/R可知,R为传感器输入阻抗保持不变,供 桥电压U从5V降到3V时,电流丨只有原来的五分之三。
(三)高集成度的专业A/D芯片可提高抗干扰能力
专门为电子秤行业量身定做的CS123X芯片,能 有效地抗50H z/60H z干扰,只要在电源和信号端加 上相应的滤波电路,即可提高抗无线高频干扰的 能力,这在目前的各种认证,特别是通过CE认证 方面是值得肯定的。
四、结束语
高性价比电子秤的两个重要指标就是高性 能和低价格,采用完全自主研发的芯片,有助于 提高我国的产品核心竞争力,促进科技自主创新, 有着极其重要的战略意义。电路板全部采用贴片 元件,可以缩小整板的体积,还可以增强其抗干 扰能力。如果采用自动贴片机焊接,更可以提高 加工效率和焊接的可靠性