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CS1242型模数转换器在地磅称重仪表中的应用

时间:2018-01-12 13:56 来源: 点击数:

CS1242是国内自行研制的最新AX模数转换器,由于运用了电荷平衡技 术,其性能可以达到24位,内部有一个极低噪声、增益可选的载波稳定仪表放大器和一个 4阶AZ调制器三线串行接口可直接与单片机连接非常适合测量称重传感器输出的直 流毫伏信号。具有动态范围宽、电源配置灵活、体积小、功耗低、抗干扰能力强等特点 全可以替代国外同类产品,如CS5532等。而价格不到国外同类产品的三分之使得该芯 片成为目前用于高分辩率、低成本称重仪表的理想产品。

1.概述

地磅作为国家重点管理的计量器具产品在国内 外贸易结算、大宗物料计量、冶金、重型装备、制 造业工艺控制以及交通道路安全等诸多方面发挥了 重要作用。近几年电子技术的高速发展促进了地磅技术的快速发展,由称重仪表和传感器组成的 各类电子衡器也得到了广泛的应用特别是称重仪 表技术在电子技术高速发展的支持下,称重仪表 在新产品开发、设计等方面都取得了很大的进步, 使称重仪表从单一称重显示局向集成化、多功能化和智能化等高端仪表方向发展。然而,随着市场竞 争的越来越激烈,许多地磅厂家都推出了相应的称 重仪表;但由于设计不同,价格差距也较大,特别 是在高端称重仪表方面,价格更是高得离谱。实际 上,高端称重仪表除了功能以外主要是分辨率 高,当然也包括外壳采用了的材料等。

目前,许多称重仪表采用双积分或三积分 A/D转换器不但功耗大,面积也大,分辨率一 般只能做到16位到18位,抗电磁波干扰能力较 差。特别是电磁波功率增大到一定程度如对讲 机时,就会对称重数据造成较明显的干扰使得 读数不稳,从而影响正常的称重计量。CS1242 低功耗和24位的高分辨率特别是它不足1 cm2 的面积和超强的抗电磁波干扰能力非常适合用在 附近有无线发射/接收设备的场合,CS1242在称 重仪表上的应用较大提高了称重仪表的性能和工作的可靠性。下面就CS1242型模数转换器特性、 工作原理、与单片机接口电路设计、程序设计思路 做详细的阐述。

2.CS1242特性及工作原理

可编程增益放大器4?128 △∑模数转换器

线性误差:小于0.0015%FS 分辨率:24位,有效精度22 二通道差动输入 可编程增益:1?128 三线串行接口 :兼容SPI总线接口 低功耗:最小0.6mW 电源配置:2.7 V?5.5 V

3.CS1242模数转换原理

其原理框图如图1所示。

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AIN0?AIN3CS1242的模拟信号输入端传感器输出的毫伏级信号加到CS1242的模拟输入 端,单片机通过三线串行接口(SCLKSDISDO) 选择CS1242的通道、增益和输出字速率,然后启 A/D转换,转换结束后,读取A/D结果。

4.CS1242与单片机接口电路设计

与单片机接口部分电路原理图如图2所示。 读取A/D转换结果后,单片机经过判断、数 字滤波、标度变换和译码后,送显示驱动电路,再 由显示屏显示出相应的称重值,同时可以通过 RS232接口输出标准串行数据,也可由RS485 口实现远距离传输。

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在图2中,R1R2R3R4为传感器中的应 变计,其输出信号接到CS1242的模拟输入通道 1, R5C3组成模拟与数字电源之间的RC滤波 ,XT1为晶振C1为模拟电源滤波电容CS 片选控制端,是允许访问串行口的控制线CS 拉低时串行口可作为三线接口来访问。SDI为串 行数据输入端SDO为串行数据输出端,当CS=1 时,SDO为高阻态。SCLK为串行时钟,是数据位 移入或移出ADC串行口的控制时钟,只有当CS= 0时,串行口时钟才能被端口逻辑识别。

5.程序设计

5.1/写片内寄存器 其时序电路如图3、图4所示c 5.2程序流程框图 如图 5。

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6.试验结果

为了检验应用CS1242型模数转换器的称重仪 表准确度,我们参照了 GB/T7724 1999的检测 方法,用标准信号源进行试验,进口七位半电压表 监测,重复测试3次,结果见表1。

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7.结束语

表1的测试结果是经过标度变换后得到的显 示值(未进行非线性修正,当量精度达到了 0.001%,如果要得到更高的精度,还可采用多点非 线性修正的方法。在称重仪表设计中采用高分辨率 模数转换器,的确是提高仪表准确度的一种切实可 行的方法。