Ze čtyř běžných typů teplotních snímačů - termočlánků, odporových teplotních zařízení, termistory a teplotní snímače ICS - ICS Sensor Sensor ICS jsou dobrou volbou pro kontakt-založené na lékařské a zdravotní konstrukce zdravotnických a zdravotnických návrhů. Principálně nevyžadují linearizaci, nabízejí dobrou imunitu hluku a jsou poměrně snadno se integrovat do přenosných a nositelných zdravotnických zařízení. Pro bezkontaktní snímání lze použít infračervené teploměry.
Klíčové parametry jsou velikost, spotřeba energie a tepelná citlivost. Poslední je důležitá pro přesnost klinického stupně, protože i přechodný výkon (μW) může tepat snímače a způsobit nepřesné odečty. Dalším úvahou je typ rozhraní (digitální nebo analogový), který určí související komponenty, jako je mikrokontrolér.
Přesnost klinické třídy
Splnění přesnosti klinické třídy, na ASTM E112 (standardní zkušební metody pro stanovení průměrné velikosti zrna), začíná s příslušným senzorem. Maxim integrované max30208 digitální teplotní čidla, například znak ± 0,1 ° C přesnost od + 30 ° C do + 50 ° C a přesnost ± 0,15 ° C od 0 ° C do 70 ° C. (Maxim integrovaný byl získán analogovými zařízeními v srpnu 2021.) Přístroje měří 2x2x0,75 mm a jsou v tenkém 10pin LGA balení (obrázek 1). ICS fungují z napájecího napětí 1,7V-3.6V a spotřebovává méně než 67μA v provozu a 0,5μA v pohotovostním režimu.
Je důležité, aby vlastní teplota senzorů neovlivňuje měření měření nositelného zařízení. Teplo Sensor IC, který se pohybuje z PCB přes obal, vede k senzorovému tlaku a může ovlivnit přesnost. V teplotním čidle IC se toto teplo provádí přes kovovou tepelnou podložku na spodní straně obalu, což vede k parazitním ohřevu. To může způsobit tepelné vedení v jiných kolíků, interferují s měřením teploty.
Existuje řada technik pro počítání parazitického vytápění. Tenké stopy mohou být použity pro minimalizaci tepelné vodivosti od senzoru IC. Návrháři mohou měřit teplotu v horní části obalu, jak je to možné, jak je to možné z IC pinů, spíše než používat tepelnou podložku. To je případ MAX30208CLB + a dalších digitálních teplotních snímačů max30208.
Další možností je umístit jiné elektronické komponenty co nejdále od snímacího prvku, aby se minimalizovalo jejich vliv na měření teploty.
Zohlednění tepelného designu
Pro zajištění tepelné izolace ze zdrojů tepla v nositelných zařízeních musí být dobrá tepelná dráha mezi prvkem snímání teploty a kůží uživatele. Umístění pod obalem činí zpochybňovat pro PCB pro trasu kovových stop z bodu kontaktu s tělem.
Systém by měl být navržen tak, aby byl snímač co nejblíže cílové teplotě, která má být měřena. Použití senzorů MAX30208, nositelné návrhy a lékařské záplaty mohou používat flex nebo polotuhé PCB. Digitální teplotní čidla MAX30208 mohou být připojeny přímo k mikrokontroléru pomocí plochého flexibilního kabelu kabelu nebo plochého tiskárny.
Je nezbytné umístit teplotní čidlo IC na ohybové straně PCB, což snižuje tepelnou odolnost mezi povrchem kůže a senzorem. Návrháři by také měli minimalizovat tloušťku pružné desky pro efektivní ohnutí a lepší kontakt.
Digitální teplotní čidla jsou obvykle spojeny s mikroprocesory přes sériové rozhraní I2C. Maxim MAX30208CLB +, například, používá 32-slovo nejprve v první ven vytvořit instalační registr teplotní čidlo nabízí až 32 teplotních hodnot, z nichž každá obsahuje dva bajty. To umožňuje mikrokontroléru ke spánku po delší dobu za účelem úspory energie (obrázek 2). Registry paměti mapované také umožňují senzory nabídnout vysoce a nízkoprahové digitální teplotní alarmy.
Obecný účel vstupní / výstupní kolík může být nakonfigurován ke spuštění konverze teploty a další nakonfigurován pro generování přerušení pro volitelné stavových bitů.
kalibrace Factory
Mnoho digitálních teplotních čidel jsou již z výroby kalibrován, což eliminuje potřebu kalibrace jednou za rok, jako je tomu u mnoha senzorů starší teploty. To obchází potřebu vyvíjet software linearizovat výstup, stejně jako simulovat a doladit obvod. Kromě toho, že eliminuje potřebu více přesných dílů a minimalizuje riziko impedance nesouladu.
AS621x rodina teplotních čidel AMS je kalibrován z výroby a má integrovaný linearizaci (obrázek 3). Má také osm I2C adresy pro sledování teploty na osmi možných horkých míst prostřednictvím jediné sběrnici. Sériové rozhraní a několik I2C adresy dělají prototyping a navrhnout ověření jednodušší.
Verze s přesností ± 0,2 ° C, ± 0,4 ° C a ± 0,8 ° C, jsou k dispozici. U monitorovacích systémů v oblasti zdraví, přesnost v rozsahu ± 0,2 ° C je dostačující (dále AS6212-AWLT-L). Všechny AS621x zařízení mají rozlišení 16bit detekovat malé rozdíly v teplotách nad -40 ° C až + 125 ° C provozní rozsah.
AS621x měří 1,5mm2 a je dodáván v balení čip Stupnice oplatky. Napájecí napětí je 1.71V se spotřebou 6μA během provozu a 0.1μA v pohotovostním režimu, takže AS6212-AWLT-L především vhodné pro aplikace s bateriovým napájením.
Bezkontaktní teplotní čidla
Infračervené teploměry provádět bezkontaktní měření okolní teploty a teploty objektu.
Tyto teploměry detekovat žádnou energii vyšší než 0 ° Kelvina (absolutní nula) vyzařovaného objektu v přední části zařízení. Detektor převádí energii na elektrický signál a předává jej do procesoru interpretovat a zobrazení dat po kompenzaci změn způsobených okolní teplotě.
Příkladem je MLX90614ESF-BCH-000-TU infračervený teploměr od Melexis. To zahrnuje infračervené čidlo termočlánků čipu a pro úpravu signálů čip integrovaný do TO-39 balení (obrázek 4). K dispozici je také nízká hlučnost zesilovač 17-bitový analogově digitální převodník a digitální signálový procesor pro přesnost a rozlišení.
Infračervené teploměry jsou kalibrovány na teplotě v rozmezí od -40 ° C až 85 ° C (okolní) a -70 ° C až 382,2 ° C po dobu teplota objektu. Standardní přesnost je 0,5 ° C, při teplotě místnosti.
Senzor je kalibrovány s digitálním SMBus výstup a má rozlišení 0,02 ° C. Alternativně mohou návrháři konfigurovat 10bitové pulzní šířková modulace (PWM) digitální výstup s rozlišením 0,14 ° C.
podpora rozvoje
Tyto MAX30208 senzory jsou podporovány # hodnotícího systému MAX30208EVSYS, který zahrnuje flex PCB, aby se teplota udržovala MAX30208 snímače IC (obrázek 5). MAX32630FTHR mikrořadič deska a deska rozhraní MAX30208 jsou připojeny přes záhlaví. Vyhodnocení hardware může být připojen k počítači pomocí přiloženého USB kabelu. Systém pak automaticky nainstaluje potřebné ovladače zařízení připravené pro EV sady softwaru, které mají být staženy.
Pro měření tělesné teploty na více místech, obvody teplotní MAX30208 lze připojit přes I2C adresy v uspořádání se sériovým řetězcem na jedné baterie a hostitelské mikrokontroléru. Každý snímač teploty je dotazována mikrořadičem pravidelně vytvořit profil jak místní, tak i celé tělesné teploty.
Vývojáři mohou používat mikroe-1362 irthermo click desku z mikroelektronika pro použití s infračerveným senzorem MLX90614.To odkazuje modul infračerveného modulu MLX90614ESF-AAA na tabuli mikrokontroléru přes linku Mikrobus I2C nebo PWM linku (obrázek 6).
5V deska je kalibrována pro -40 ° C až 85 ° C Okolní teplota okolí a -70 ° C až + 380 ° C Rozměry teploty objektu.
