热敏杯(一种提供饮料的有趣方法——来自Renesas的饮料杯垫)

随着微控制器和模拟器件的普及和低成本化，一些日常小玩意也武装到了牙齿，比如这个杯垫。

开箱

先看一下正面，和一般开发板差不多的塑料透明包装。

背面，惊现中文。具体的功能介绍可以不用细看啦，接下来会逐一介绍的。

说明书有简要的器件介绍。因为这是一个参考设计，也就是用来展示Renesas Synergy MCU 和 Intersil 电源模块的，当然要介绍一番。

仔细看看本体，正面似乎有一个MCU，一个蜂鸣器和几个传感器。

背面有独立的电源开关，使用2节AAA电池供电（就是普通的7号电池）

功能展示

首先，它是一个杯垫，所以，可以把杯子放上面（废话）。

放上去这个过程十分动感。首先打开电源，静置后，杯垫并没有任何反应。

此时把杯子靠近杯垫，杯垫上有5个LED会闪烁蓝光，指示杯垫位置。随着杯子的靠近，LED闪烁的频率越来越高，当杯子足够靠近的时候，LED会切换到常亮模式，蜂鸣器随之发出声响。这个类似音乐贺卡的声音名字叫“The Chicken Dance”。

这简直是硬生生把放杯子的过程做成了飞机着陆的感觉。

5个LED亮度非常高，甚至有些晃眼，看来是不用担心杯子不小心打翻了。

杯垫的另一大功能是测温，之前被子里是冷的饮料，所以LED是蓝色。

如果换成热的饮料，LED会逐渐转换成红色。

拆解

这是一个参考设计，并没有搞很复杂的外壳而导致难以拆解。实际上装电池的时候就是要把PCB拿出来的。

杯垫足够大，PCB上的器件并不密集，甚至用丝印标出了主要器件的型号。

D1-D5是5颗RGB LED，当然上面测试的时候，只展现了有限的几种颜色。

芯片从上往下介绍：

ISL28534是5V、轨到轨 I/O、零位偏移、单端输出可编程增益仪表放大器

ISL21440是可编程温度斜率参考电压（这个芯片板子上空缺）

Synergy S3A7 - Renesas 微控制器

ISL28133 是单路微功耗、斩波稳定 RRIO 运算放大器

中间黄色的小器件是热敏电阻，封装上没有看到型号。资料上显示是来自TE的GA10K3A1B 热敏电阻

背面主要是供电部分：

电力来源是2节7号电池，并且有一个独立的电源开关。

ISL9111 是低输入电压和高效率同步升压转换器

ISL8202M DC/DC转换器，输出3.3V电压。

电路分析

作为参考设计，电路原理图是公开的。

首先是左上角的部分，ISL9111和ISL8202M通过DC/DC的方式给MCU提供了3.3V电压。先升压再降压的方法确保电池的所有电量都能被充分使用。

低电压检测在板子上没有焊接。原理是ISL31440提供电压参考（1.182V），然后通过比较器和电池的分压对比，如果电池电压低于2.2V，可以通知MCU输出（例如改变LED的颜色）。

ISL29102是环境光传感器，这里用于检测饮料杯接近杯垫的程度。原理是随着杯子接近杯垫，环境光会逐渐减弱。

ISL28133运放和热敏电阻组合，通过分压的方式实现测温。

ISL28534用于实现应变仪。原理是板子上的R8、R10、R11和应变片构成惠斯通电桥，信号经ISL28534调理后输入到MCU。应变片接入位置为PCB上的J1，在拿到的参考设计中是空缺的。

输出设备主要由5个RGB LED和一个蜂鸣器构成。RGB LED在一个封装内集成了红、绿、蓝3种颜色的LED。

最后是整个设计的核心MCU：Synergy S3A7。这个MCU的核心是Arm Cortex-M4 CPU，具体的片上设备如下：

很显然，这样的资源用于控制一个杯垫的工作逻辑是绰绰有余的。

此外得益于MCU和模拟外设的低功耗特性，整个杯垫是一个低功耗设计。

用官方的一句话总结如下：该饮料杯垫参考设计展示了具有 ISL8202M 3A 电源模块和其他几个电源和模拟信号链组件的 Renesas Synergy S3 MCU。