Nga katër llojet e zakonshme të sensorit të temperaturës - termocouples, pajisjet e temperaturës së rezistencës, termistorët dhe sensorin e temperaturës ICS - Sensori i temperaturës ICS janë një mundësi e mirë për dizajnet mjekësore dhe të kujdesit shëndetësor me bazë në kontakt. Kryesisht, ata nuk kërkojnë linearizim, ata ofrojnë imunitet të mirë të zhurmës dhe janë relativisht të lehta për t'u integruar në pajisje shëndetësore portative dhe të veshura. Për sensing pa kontakt, mund të përdoren termometra infra të kuqe.
Parametrat kryesorë janë madhësia, konsumi i energjisë dhe ndjeshmëria termike. E fundit është e rëndësishme për saktësinë klinike të klasës, sepse edhe fuqia e përkohshme (μW) mund të ngrohë sensorin dhe të shkaktojë lexime të pasakta. Një konsideratë tjetër është lloji i ndërfaqes (digjitale ose analog), i cili do të përcaktojë komponentët e lidhur, siç është mikrokontrolluesi.
Saktësia klinike
Duke përmbushur saktësinë klinike të klasës, për ASTM E112 (metodat standarde të testimit për përcaktimin e madhësisë mesatare të grurit), fillon me sensorin e duhur. Sensorët e temperaturës maksimale të Maxim Integruar, për shembull, veçoritë ± 0.1 ° C Saktësia nga + 30 ° C deri në + 50 ° C dhe ± 0.15 ° C Saktësia nga 0 ° C deri në 70 ° C. (Maxim Integruar u ble nga pajisjet analoge në gusht 2021.) Pajisjet matin 2x2x0.75mm dhe janë në një paketë të hollë 10pin LGA (Figura 1). ICS vepron nga një tension i furnizimit prej 1.7V-3.6V dhe konsumojnë më pak se 67μA në veprim dhe 0.5μA në gatishmëri.
Është e rëndësishme që temperatura e sensorit të mos ndikojë në leximin e matjes së një pajisjeje të veshur. Ngrohja e sensorit IC, e cila udhëton nga PCB përmes paketës, çon në vdesin sensor dhe mund të ndikojë në saktësinë. Në një sensor të temperaturës IC, kjo nxehtësi është kryer përmes një blloku termik metalik në pjesën e poshtme të paketës, duke rezultuar në ngrohje parazitare. Kjo mund të shkaktojë përçarje termike brenda dhe jashtë kunjat e tjera, duke ndërhyrë në matjet e temperaturës.
Ka një numër teknikash për të luftuar ngrohjen parazitare. Gjurmët e hollë mund të përdoren për të minimizuar përçueshmërinë termike larg nga IC Sensor. Projektuesit mund të matin temperaturën në krye të paketës, aq larg sa të jetë e mundur nga këmbët e IC, në vend që të përdorin bllokun termik. Ky është rasti për Sensorët MAX30208CLB + dhe të tjera MAX30208.
Një tjetër mundësi është vendosja e komponentëve të tjerë elektronikë sa më larg nga elementi i ndjeshëm për të minimizuar ndikimin e tyre në matjen e temperaturës.
Konsideratat e dizajnit termik
Për të siguruar izolimin termik nga burimet e nxehtësisë në pajisjet e veshura duhet të ketë një rrugë të mirë termike midis elementit të ndjeshmërisë së temperaturës dhe lëkurës së përdoruesit. Vendndodhja nën paketën e bën atë sfiduese për PCB-në që të drejtojë gjurmët metalike nga pika e kontaktit me trupin.
Sistemi duhet të projektohet në mënyrë që sensori të jetë sa më afër temperaturës së synuar që duhet të matet. Përdorimi i sensorëve MAX30208, dizajne të veshura dhe patches mjekësore mund të përdorin PCB të përkuljes ose gjysmë të ngurtë. Sensorët e temperaturës digjitale MAX30208 mund të lidhen direkt me një mikrokontrollues duke përdorur një kabllo fleksibël fleksibël ose kabllo të sheshtë të printerit.
Është e domosdoshme të vendosni sensorin e temperaturës IC në anën e përkuljes së PCB, e cila redukton rezistencën termike midis sipërfaqes së lëkurës dhe sensorit. Projektuesit duhet gjithashtu të minimizojnë trashësinë e bordit Flex për përkulje efikase dhe kontakt më të mirë.
sensorë digjitale temperatura janë të lidhura në mënyrë tipike me mikrokontrollues përmes një ndërfaqe I2C serial. Maxim MAX30208CLB +, për shembull, përdor një 32-fjalë e parë në jashtë e parë për të krijuar një sensor temperature organizim Regjistrohu ofruar deri në 32 lexime temperaturës, secili i përbërë nga dy bytes. Kjo lejon një microcontroller të fle për periudha të zgjatur për pushtet ruajtur (Figura 2). Regjistrat e kujtesës-planifikuara të lejojë sensorë për të ofruar të lartë dhe të pragut të ulët alarmet temperaturës dixhitale.
A qëllim të përgjithshëm pin hyrje / dalje mund të konfiguruar që të shkaktojë një konvertimin e temperaturës dhe një tjetër të konfiguruar për të gjeneruar një interrupt per bit statusit zgjedhshme.
kalibrimi fabrikë
Shumë sensorë për temperatura digjitale janë fabrika-kalibruar, duke eliminuar nevojën për rikalibrimi një herë në vit, siç është rasti për shumë sensorë për temperatura trashëgimi. Kjo anashkalon nevojën për të zhvilluar software të linearise prodhimit, si dhe stimulohet dhe rregullim të imët qark. Përveç kësaj, ajo eliminon nevojën për komponente të shumta saktësi dhe minimizon rrezikun e mospërputhjeve rezistencë e plotë.
Familja AS621x e sensorë të temperaturës nga AMS është fabrika kalibruar dhe ka të integruar linearisation (figura 3). Ajo gjithashtu ka tetë adresat I2C për monitorimin e temperaturës në tetë pika të mundshme të nxehta nëpërmjet një autobus të vetëm. The interface serial dhe adresa të shumëfishta I2C bëjnë prototyping dhe design verifikimit të lehtë.
Versionet e sakta për ± 0.2 ° C, ± 0.4 ° C dhe ± 0.8 ° C janë në dispozicion. Për sistemet e monitorimit të lidhura me shëndetin, saktësi brenda ± 0.2 ° C është e mjaftueshme (në AS6212-AWLT-L). Të gjitha pajisjet AS621x kanë rezolucion 16bit për të zbuluar ndryshime të vogla në temperaturë mbi -40 ° C deri + 125 ° C varg operativ.
AS621x mat 1.5mm2 dhe vjen në një nivel meshë paketë shkallë chip. tensionit të furnizimit është 1.71V me konsumin 6μA gjatë operacionit dhe 0.1μA në gatishmëri, duke e bërë AS6212-AWLT-L veçanërisht e përshtatshme për aplikime bateri-powered.
sensore contactless temperaturë
termometra infra të kuqe të kryejë jo-kontakt matjet temperaturë të temperaturës së ambientit dhe temperaturën e një objekti.
termometra tilla zbuluar ndonjë energji mësipërm 0 Kelvin (zero absolute) e emetuar nga një objekt në frontin e pajisjes. Detektor konverton energjinë në një sinjal elektrik dhe kalon atë në një procesor për të interpretuar dhe të shfaqin të dhëna pas kompensimin për variacionet e shkaktuara nga temperatura e ambientit.
Një shembull është termometër MLX90614ESF-BCH-000-TU infra të kuqe nga Melexis. Ajo përbëhet nga një infra të kuqe detektor chip termoelement dhe një çip sinjal kondicionuar integrohen në një paketë TO-39 (Figura 4). Ekziston edhe një përforcues të ulët të zhurmës, 17-bit analog në dixhital Converter dhe procesor digjital sinjal për saktësinë dhe zgjidhjen.
Të termometra infra të kuqe janë fabrika kalibruar për një gamë të temperaturës prej -40 ° C deri 85 ° C (ambientit) dhe -70 ° C për 382,2 ° C për temperatura objekt. Saktësi Standard është 0.5 ° C në temperaturë dhome.
Sensori është fabrika kalibruar me një prodhim SMBus dixhitale dhe ka një rezolutë të 0.02 ° C. Përndryshe, designers mund të konfiguroni 10bit impuls width rregullim (PWM) output dixhital me rezolucion prej 0.14 ° C.
mbështetur zhvillimin e
Sensorë MAX30208 mbështeten nga sistemi MAX30208EVSYS # vlerësimit, e cila përfshin një PCB përkul për të mbajtur temperaturën MAX30208 sensor IC (Figura 5). Bordi MAX32630FTHR microcontroller dhe bordi MAX30208 ndërfaqe janë të lidhura nëpërmjet headers. Hardware vlerësimi mund të jetë i lidhur me një PC duke përdorur kabllon USB me kusht. Sistemi pastaj do të instalojë automatikisht e nevojshme shoferët pajisje gati për software EV kit që të shkarkohet.
Për matjen e temperaturës trupore në vende të shumta, MAX30208 ICS temperatura mund të jetë e lidhur nëpërmjet adresave I2C në një marrëveshje daisy-zinxhir me një bateri dhe mikpritës microcontroller vetme. Çdo sensor temperatura është anketuar nga microcontroller rregullisht për të krijuar një profil të dyja temperaturës lokale dhe tërë trupit.
Zhvilluesit mund të përdorin Mikroe-1362 Irthermo Bordi Kliko nga Mikroelektronika për përdorim me sensorin Infrared MLX90614.Kjo lidh MLX90614esf-AAA me një zone të vetme termometër infra të kuqe në bordin e mikrokontrolluesit nëpërmjet linjës së linjës së Mikrobus I2C ose linjës PWM (Figura 6).
Bordi 5V është kalibruar për -40 ° C deri 85 ° C temperatura e ambientit dhe -70 ° C to + 380 ° C temperatura e temperaturës së objekteve.
