成为一个更好厨师的真正秘诀:在厨房电器中集成智能规模技术

您决定尝试一个新的菜品,给某人惊喜,但做出来的菜品并非合意。烹饪是一门精确的科学。您可以通过反复试验最终获得结果,但称好食材将有助于您烹饪一道佳肴。

为了在烹饪时获得更好效果,您需要集成称重功能的食品加工机、烤箱和灶具。导向型烹饪功能甚至可以直接从文件或从互联网方便加载食谱和目标重量。微波炉可以自动感测食物重量,并相应地调整除霜时间。

这些设备中的天平需要准确。每个人都可能有过所做菜肴中盐或香料过多的经历。食材的精确称重对于期望的结果很关键,并且分辨率需要处于1克或低于1克。

由于大多数称重的食材小于1kg,您可能会认为1/1000的分辨率足以满足一克的分辨率。但是为了确保稳定性、防潮和长久保存,重量计集成到设备的支脚或固定装置中。因此,计量器需承受器具、食物、锅和附件的总重量。总重量可达到20kg,而这个最大值决定了动态范围。成本节约型有线称重计及称重计的配置具有低至0.2mV/kg的灵敏度。稳定的显示需要峰-峰读数噪声为几分之一克。为了可靠地实现小于1克的精度,需要小于100nVpp的噪声和20位的有效分辨率。

1g分辨率,超过15kg范围的亚100nVpp噪声前端参考设计演示将高分辨率称重功能集成到智能厨房电器中。鉴于开关电源噪声和快速温度变化的显着水平,漂移和干扰是电器中的常见信号完整性挑战。该参考设计的高度集成的精度、24位模数转换器(ADC)、AC激励和鲁棒滤波抑制了漂移和干扰,并确保在恶劣环境中的一致性能。图1描述了参考设计的框图。

 

 

1Sub-100nVpp噪声前端参考设计框图

 

应变测量桥电阻负载单元的输出通过TS5A21366低泄漏开关连接到ADS1220精密ADC。MSP430G2553微控制器计算原始数据的滑动平均值,并使用紧凑型CSD23381F4CSD13381F4晶体管的配置来控制电阻应变计桥的前端操作和斩波。LP5907 LDO和滤波器可有效抑制噪声拾取。这种前端表现出低于100nVpp阻性负载单元的噪声读数的有效解析率,即使存在超过±500mVpp的开关噪声。

参考设计指南中的测试数据即使在电路板集成到一个运行中的食品处理器中时也表现出全部性能,其直接由嘈杂的开关电源供电,并且靠近多个噪声源,包括混频器的运行电机。如图2所示,前端的噪声正在滤波,显着低于100nV峰 - 峰值/温度目标。

 

 

2:原始数据的噪声电平作为RMS值(Noiserms)和峰 - 峰值(Noisepp)和具有滑动1s平均值的峰 - 峰值(NoiseSAVGpp),单位为微伏

 

参考设计的精度源于ADS1220 ADC的优势,其中包括:

  • 高集成度,包括低噪声可编程增益放大器、线路频率滤波器和灵活的多路复用器,实现紧凑和稳健的系统设计。
  • Sub-410nVpp输入参考噪声,增益为128V / V 20SPS数据速率,达到20 bit的有效分辨率,平均值超过1 s,以实现<1g的分辨率。
  • 单周期稳定数字滤波器响应减轻了计量器的斩波,偏移消除,并保证最低的仪表漂移。这种滤波器在极性反转之后直接进行数据捕获,因为转换结果在第一转换周期内有效。这使得有效转换结果的数量最大化,其不受数字滤波器稳定的影响。

低噪声LP5907 LDO的出色的高频电源抑制比 - 即使在提供250mA输出电流时大于60dB - 非常可靠地抑制了100kHz范围内的开关电源噪声和其他噪声拾取。

高成本约束应用的另一个选择是使用ADS1231精密Δ-Σ ADC,特别是如果在桥接电平条件下斩波,抑制仪表漂移,或者如果不需要多个仪表的多路复用时可使用它。

因此,如果您想在第一次就方便地轻松获得烹饪和烘焙食谱,请考虑使用我们的参考设计,将准确的称重功能集成到您的厨房设备中。

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