人体电子秤单片集成压力传感器的微弱信号处理研究

随着人们生活质量的不断提高和多样化生活需求的不断发展，人们在满足衣着，饮食，住房和交通条件后，更加注重合理的饮食和身体健康，体重已成为重要的身体健康人们越来越重视的指标。在这种情况下，高度智能，低成本的人体电子秤的设计具有广阔的市场。根据智能人体电子秤的设计，分析研究了单片机集成压力传感弱信号的处理方法。在智能人体电子秤的设计中，集成电路与微机电系统的单片集成具有突出的意义和价值。它可以有效降低生产成本，提高传感器性能。电子秤轻巧，个性化也很容易。人体秤设计提供更多选择。然而，单芯片集成压力传感器压阻桥具有小输出并且不容易检测。这需要对压力传感器信号进行适当的处​​理，以使其在人体秤数据的输出中更加准确。首先是用于压力感应的弱信号处理的想法。当基于单个芯片的智能人体秤工作时，当人体站在电子秤上时，其自身重量将通过人体秤的秤体传递到内部压力传感器，并且压力传感器会感觉到压力。之后，产生电阻应变效应，并且将电阻值的变化转换为电压信号，从而根据一定的功能关系将体重转换为电信号。在单片集成下，产生的电信号很弱，因此该弱信号需要通过放大器电路进行放大，然后由A / D转换器进行滤波以进行转换。转换后的数字信号由人体秤CPU进行各种计算，最后将结果显示在LCD显示器上，从而完成了压力传感器的弱信号的处理。二，压力传感器敏感单元1，弹性膜片的结构。应用于智能人体秤的压阻微型压力传感器的敏感单元通常由压阻电桥和弹性膜片组成。其中，弹性膜片用于感测秤的压力变化并输出信号。原理是，当人站在人体秤上时，弹性膜片会感觉到外界施加的压力，而相应的变形是由压力引起的。由弹性膜片上的力敏电阻组成的惠斯通电桥将变形转换为电信号输出。 。在人体电子秤的设计中，压力传感器的弹性膜片通常采用正方形平面形状，这有利于获得更高的灵敏度。 2.压阻晶体在膜片上的位置。在智能人体秤的压力传感器中，硅材料通常选择P型压阻。这种类型的P型硅主要基于剪切压阻效应，而忽略了横向和正向压阻效应。当硅膜由于压力而变形时，产生内应力，并且电阻值改变。变化率是：哪里是压力，T是压阻系数，/是垂直方向，和水平方向。对于P型硅，通过实验分析，我们知道，当压阻围绕晶面的水平和垂直中心线对称放置时，其压阻灵敏度不如折叠的压敏灵敏度。因此，考虑压阻信号输出的灵敏度水平，采用叠放方式。三，压力传感器的弱信号处理电路3.1放大电路的组成结构由于人体秤设计中压力传感器产生的信号较弱，需要放大电路进行转换，因此放大电路是人体的重要组成部分。身体规模。首先，在放大器电路的前级，将TS-2型放大器用于弱信号的第一次转换，然后压力传感器输出的毫伏电压转换为4-20mA电流。其次，在放大器电路的中间，添加零。使用位校正电路完成电流电平的转换，即将4-20mA电流移至0-16mA以抑制零漂移，最后，在放大器电路的后级中，进行转换将电流信号转换成电压信号输出，在节省成本的同时，降低仪表放大器的成本，提高人体秤的精度。 3.2线性放大电路在智能人体秤的设计中，压力感测信号的放大过程由放大电路完成，其中放大器的选择非常重要。在本文的研究中，全面比较了仪表放大器中的两运放仪表放大器和三运放仪表放大器的优缺点。最后，选择具有三运放结构的放大器。另外，对于智能体重计的压力传感器，放大电路的转换率不高，感测信号的输出也较小。它对放大器电路的漂移，失调和共模抑制比有很高的要求。因此，仪表放大器的运算放大器使用双极性放大器。另外，为了放大压力传感器的微弱信号，放大电路由一个运算放大器电路和一个偏置电路组成。在电路中，可以通过引入电阻器并调节电阻来补偿传感器的电阻。 3.3 A / D转换电路在放大器电路中，A / D转换电路使用ADC0809引脚，总共28个引脚和双列直插式封装。 A / D转换电路中的ADC0809引脚主要实现以下功能：8通道模拟信号输入，8位数字输出以及8通道模拟切换的控制。此外，这些引脚还包括控制信号端子，输出使能端子，启动信号输入端子，时钟信号输入端子，参考电压输入端子等。在A / D转换电路的ADC0809结构中，0809约占100 ..完成转换，并且可以转换0-5V信号。完成上述结构后，将使用SISC标准双极性模型库和Cadence软件来模拟放电器电路。结果表明，在正常情况下，信号放大系统可以稳定运行，稳定性好。在仿真中发现，对于智能体重秤的微弱信号放大，采用对称结构的放大器结构具有良好的输出线性度，这对于基于单片集成的压阻式压力传感器的设计具有积极意义。