ADS1230的高精度智能电子秤

　　电子秤总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化; 其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高; 其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能; 其应用性能趋向于综合性和组合性。

　　目前，国内生产的电子秤，电路集成度低，大部分都采用分离的A/D转换器加放大器的电路，并采用模拟电路实现非线性修正和温度补偿，存在电路复杂、准确度低、可靠性差等一系列问题。国外生产的一些电子秤能够达到较高的准确度和可靠性，但他们使用的称重传感器的成本都非常高，这样就使得整机的成本过高。

　　由于中小型企业在称量与结算工资方面一般采用手写方式记录，这不仅增加了工作量，也会造成工资的误算。针对上述问题，我们设计并完成了集称量与结算的一体化设备。方案采用20位AD芯片ADS1230对物重进行精确称量，通过物重计算出具体工资，再利用RFID技术的射频读写器将重量与工资储存至非接触式IC卡，并显示至LCD，完成工资结算。

　　为了实现高精度测量，采用TI公司生产的20位AD芯片ADS1230，对压力传感器进行电压采样，实现称重的数字化，由STM32读取数据，通过均值滤波得到精确的模拟量，最后通过校准仪器校准。

　　设备使用LM2940稳压5V芯片供电，输出噪声150μVrms，能满足设计要求。采用两路供电方式为芯片供电，以减少电源纹波。ADS1230芯片数字端供电5V，模拟端供电5V，模拟信号通过AINP与AINN两个差分信号输入端输入，在内部PGA放大128倍原始信号，采样速率是10SPS，最后通过AD_DOT、AD_SCLK、PDMN三个数字引脚读取采样信号模拟量。J1、J3是压力传感器信号输出端，J4、J6为传感器供电端。

　　20位的AD采样精度达到0.0001%，按照实际情况传感器的精度必须小于0 。 0 0 0 1 %.本设计采用的传感器精度是C3（1/3000），量程0-2000g，使用5V供电，精度可达到0.01g.如图所示。

　　

　　影响称重精度的原因

　　电子秤是目前常用的计量仪器，广泛应用在人们的日常生活中。由于重量传感器输出的信号极小，要将这种信号精确地测量非常困难。称重系统在设计时，主要存在以下几个问题：

　　（1）如何提供极低输入参考噪声（RTI）。

　　（2）温度漂移。在实际应用中传感器会存在测量范围误差与失调误差，其输出电压会随温度的变化而不断变化。随着时间和温度的变化，模拟电路在失调漂移和增益方面如何做到长期的稳定，是提高系统整体精度的关键。

　　（3）压力桥接传感器在外力作用下会有非线性输出。目前许多电子秤大都在数字化之前使用一种极低噪声增益级放大来自桥接的信号，在重量变化相对较小、较慢的情况下，增益级带宽不会造成太大的影响。不过仍然需要厂方或用户进行定期的校准。在称重系统中A/D转换器产生谐波失真原因有两个：一是调制器反馈环节，二是量化间隔。调制器反馈环节由调制器实现方式决定;量化间隔大于1，则有非线性现象出现，量化间隔越大，非线性越严重。

　　为保证整个调制器的基本性能，要做到以下几点：

　　（1）参考电源要非常稳定（参考电源中的谐波分量和波动将直接反映到传感器输出中）。

　　（2）由输出控制的反馈电压要保持对称稳定，否则将引起积分器输出饱和

　　（3）积分器的积分时间和各级滤波器的放大倍数要适当，具体调节要看积分器输出波形。采用ADS1230芯片能够很好地解决以上问题。

　　ADS1230内部自带增益功能，无需普通称重系统中应用的放大电路，使仪器的结构和硬件电路更加合理，控制程序精炼灵活，同时又采用数字滤波技术，提高了系统的可靠性。系统选用CZL-1Z微型应变片式称重传感器，该传感器与其他传感器相比具有灵敏度高、精度高、测量速度快等优点。系统中单片机的选型本着体积小，价格便宜，容易制作的原则，采用AT89C51。

　　称重时称重传感器将物体的重量信号转换成与之成线性关系的模拟信号（一般为毫伏级的电压或毫安级的电流信号），输入到ADS1230中，信号经过放大并转换成数字信号，再传输到单片机芯片中进行数据处理。硬件结构如图所示。

　　

　　称重系统由应变片式称重传感器、ADS1230、单片机、LED显示、电源5部分组成。