压力变送器，测温及称重的单片解决方案——LH32M0SXX

作者：爱集微 2022-09-15

来源：领慧立芯 #领慧立芯#

3.1w

领慧立芯专注于高性能模拟及混合信号芯片开发设计。创始团队成员均来自知名芯片设计公司，平均设计开发经验大于十年，熟稔产品定义，设计研发，测试量产，运营销售等各个环节。公司致力于中高端数模混合产品的研发，产品主要涉及高精密信号链和信号链MCU/SOC两大方向，关键指标可对标业内领先水平，可广泛应用于通讯设备、工业控制、医疗仪器和汽车电子等领域。

在2021年已推出的LH001-xx系列ADC产品在心电/脑电/直流测量，已被众多的医疗和工业客户接受，成为国内唯一可通过医疗认证ADC产品。领慧立芯在积极布局ADC芯片信号链产品池和信号链MCU产品池。目前又隆重推出了第二颗芯片-- 集成32 位 ARM® Cortex® -M0 和 24位ADC 的高性价比MCU “MARS”系列产品。

“Mars”系列MCU经过了严格的工业设计、验证和测试流程，内嵌24位高精度SD ADC，ENOB为21.25@10hz&gain=64，温漂典型为2ppm/℃，积分非线性（INL）典型值为5pmm，无论线性度指标还是温漂指标都在集成信号链MCU领域填补了国内的空白, 大大减小对温度校准算法的依赖。同时LH32M0S30内嵌包括LCD，LED，SPI，I2C，UART，PWM，DMA等丰富的数字外设，极大的拓展了LH32M0SXX的各类应用。“MARS”芯片适用于压力变送器、TC热电偶测温、RTD测温，称重等多种应用场景。通过高集成度,高模拟性能,丰富的接口方式,可达到SOC的单片集成方案,为客户提供高性能,简易化,低功耗,低成本解决方案。

图1. MarsMCU的结构框图

基于Mars的压力变送器方案

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器之一，并广泛应用于各种工业自控环境，在全球市场中，压力传感器在传感器整体市场中的份额占比在21%左右，仅次于流量传感器，是第二大传感器产品类型。涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

传统的采集压力传感器方案如下：

图2. 传统压力变送器方案

领慧立芯针对采集压力传感器推出了更加极简的方案如下：

图3. 基于Mars的压力变送器方案

LM32M0SXX最多可以采集8个压力传感信号．大大简化了客户的设计，提升了产品的性价比和稳定性。

基于Mars的红外测温方案

新冠疫情让所有关于医疗产品迅速变成炙手可热的产品。各式各样的非接触式红外人体测温仪也成了防控疫情的热销产品。

图4. 红外测温设备

红外测温的基本原理是：运用全部超过绝对零度的物件都是会发送红外线的特点，选用红外线专用型摄像头感应器(红外线传感器sensor堆)搜集物件发送的红外线转换为薄弱的uV~mV级工作电压数据信号，再通过成倍的工作电压变大，进到高精密AD转换器，得到的数字信号通过单片机进行算法运算，得到具体的温度，根据人机界面工业触摸屏来显示或是语音输出或者通过数据信息传输到电脑上开展集中化运输。

传统方案工作原理框图如下：

图5. 传统红外测温方案

领慧立芯LM32M0SXX红外人体测温方案帮助客户实现单芯片方案。

图6. Mars红外测温方案

全集成SoC方案可为客户节约周边模拟器件，提升测量精度，使客户整体方案性价比大大提升。

基于Mars的电子衡器称重方案

高精度低成本是衡器的发展趋势，这就对高性能的信号处理提出了更高的要求。

衡器设计最佳选择的ADC体系结构是Sigma-Delta ADC，因为这种体系结构在低更新速率时具有低噪声和高线性度。

对于衡器系统来说，最重要的参数指标为内码，ADC动态输入范围，无噪声分辨率，转换速率，系统增益以及温漂等。

内码：

衡器的显示分辨率从低端的1:3000到高端的1:10000。例如，对于一个满量程5kg,输出显示10000码的衡器，它的分辨率为0.5g，这个在LCD上显示的称为外码。为了保证外码的精度，通常需要更高数量级的内码作为保证。例如，一些标准的衡器就需要内码为20倍的外码，因此，就需要1:200000的内码分辨率。

ADC动态范围：

下图为一个典型衡器的电路方案。当传感器满量程输出5mV,增益设为128时，ADC的输入范围为640mV,如果参考电压为2.5V，这就意味着只能用约2/5ADC的动态范围。如果对640mV需要达到1:200000内码的要求，那就需要ADC可以达到1:781250的分辨率，也就需要19-20位的精度。