Nelja levinud temperatuuriandurite liigist - termopaarid, resistentsuse temperatuuri seadmed, termistorid ja temperatuuriandur ICS - temperatuuriandur ICS on hea võimalus kontaktil põhinevatele meditsiinilistele ja tervishoiukujundustele. Peamiselt ei vaja nad lineaarsust, nad pakuvad hea müra immuunsust ja on suhteliselt lihtne integreeruda kaasaskantavatesse ja kantavad tervishoiuseadmetesse. Kontaktivaba seire jaoks saab kasutada infrapunatermomeetreid.
Peamised parameetrid on suurus, energiatarbimine ja termiline tundlikkus. Viimane on kliinilise kvaliteedi täpsuse jaoks oluline, sest isegi mööduv võimsus (μW) võib anduri soojendada ja ebatäpsete näidude põhjustada. Teine kaalutlus on liidese tüüp (digitaalne või analoog), mis määrab seotud komponendid, näiteks mikrokontroller.
Kliinilise kvaliteedi täpsus
Kohtumine kliinilise kvaliteediga täpsuse kohta ASTM E112 kohta (standardkatse meetodid keskmise tera suuruse määramiseks) algab sobiva anduriga. Maxim integreeritud max30208 digitaalse temperatuuriandurid, näiteks funktsioon ± 0,1 ° C täpsus + 30 ° C kuni + 50 ° C ja ± 0,15 ° C täpsus 0 ° C kuni 70 ° C. (Maxim Integreeritud omandati analoogseadmete poolt 2021. aastal ICS tegutsevad 17V-3,6V toitepingest ja tarbivad ooterežiimis vähem kui 67aa ja 0,5aa.
On oluline, et anduri enda temperatuur ei mõjuta kulutava seadme mõõtmise lugemist. Anduri IC soojus, mis liigub PCB-d pakendi kaudu, põhjustab anduri ja võib mõjutada täpsust. Temperatuurianduri IC-s viiakse see soojus läbi metallist termilise padi kaudu pakendi alumisele küljele, mille tulemuseks on parasiitküte. See võib põhjustada teiste tihvtide ja sekkumiste termilise juhtimise, häirivate temperatuuri mõõtmistega.
Parasiitküte vastu võitlemiseks on mitmeid meetodeid. Õhuke jälgi saab kasutada termilise juhtimise minimeerimiseks andurist IC-st. Disainerid võivad mõõta pakendi ülaosas temperatuuri, nii kaugele kui võimalik IC-tihvtidelt, mitte termilise padja kasutamist. See kehtib max30208CLB + ja muu maksimaalsete temperatuuriandurite puhul.
Teine võimalus on paigutada teised elektroonilised komponendid nii kaugele sensing elemendist kui võimalik, et minimeerida nende mõju temperatuuri mõõtmisele.
Termilise disaini kaalutlused
Termilise isolatsiooni tagamiseks soojusallikatest kantavatel seadmetel peab olema hea termiline tee temperatuuri-seire elemendi ja kasutaja naha vahel. Pakendi all asuv asukoht muudab PCB-le keeruliseks metalliradade marsruudid keha kontaktpunktist.
Süsteem peaks olema konstrueeritud nii, et andur oleks võimalikult lähedal mõõdetava sihttemperatuurile. MAX30208 andurite kasutamine, kantavad disainilahendused ja meditsiinilised plaastrid võivad kasutada Flexi või pooljäidlaid PCB-de. Max30208 digitaalsete temperatuuriandurite saab ühendada otse mikrokontrolleriga, kasutades kindla paindliku kaabli või korterprinteri kaabli abil.
Oluline on asetada PCB Flexi külje temperatuuri andur, mis vähendab naha ja anduri pinna termilist resistentsust. Disainerid peaksid samuti minimeerima paksuse paksuse paksuse tõhus paindumine ja parem kontakt.
Digitaaltemperatuuri andurid on tavaliselt seotud mikrokontrolleriga I2C seerialiidese kaudu. Maxim's MAX30208CLB + kasutab näiteks 32-sõna kõigepealt kõigepealt, et luua temperatuurianduri seadistusregister, mis pakub kuni 32 temperatuuri näidut, millest igaüks sisaldab kahte baiti. See võimaldab mikrokontrolleril pikema aja jooksul magada võimsuse säilitamiseks (joonis 2). Mälu kaardistatud registrid võimaldavad ka anduritel pakkuda kõrgeid ja madalaid läviväärtusi digitaalsete temperatuuri häireid.
Üldotstarbelise sisendi / väljundi PIN-koodi saab konfigureerida temperatuuri konversiooni käivitamiseks ja teise konfigureerimiseks, et genereerida katkestada valitava oleku bitti.
Tehase kalibreerimine
Paljud digitaalsed temperatuuriandurid on tehases kalibreeritud, kõrvaldades vajaduse ümberkorraldamise vajaduse kord aastas, nagu ka paljude pärandi temperatuuri andurite puhul. See möödas vajadust arendada tarkvara lineaarse väljundi, samuti simuleerida ja täpsustada ahelat. Lisaks kõrvaldab see vajadust mitme täpse osa komponendi järele ja minimeerib impedantsi mittevastavuste ohtu.
AS621X temperatuuri andurite perekond AMS-is on tehas kalibreeritud ja on integreeritud lineaarsus (joonis 3). Sellel on ka kaheksa I2C aadressi temperatuuri jälgimiseks kaheksa potentsiaalse kuuma laiguga ühe bussi kaudu. Seeria liides ja mitu I2C aadressid muudavad prototüüpimise ja disaini kontrollimise lihtsamaks.
Versioonid täpsed ± 0,2 ° C, ± 0,4 ° C ja ± 0,8 ° C on saadaval. Tervisega seotud seiresüsteemide puhul on täpsus ± 0,2 ° C juures piisav (AS6212-AWLT-L). Kõigil AS621X seadmetel on 16-bitine eraldusvõime, et tuvastada väikesed temperatuuri variatsioonid -40 ° C kuni + 125 ° C tööpiirkonnale.
AS621X mõõdab 1,5 mm2 ja on varustatud vahvli taseme kiibi skaala pakendis. Tarnepinge on 1,71V 6μA tarbimise ajal töötamise ajal ja ooterežiimis 0,1μA, mis muudab AS6212-AWLT-L-ga eriti akutoitega rakendustele.
Kontaktivaba temperatuuri andurid
Infrapuna termomeetrid täidavad ümbritseva keskkonna temperatuuri mitte-kontakt temperatuuri mõõtmisi ja objekti temperatuuri.
Sellised termomeetrid tuvastavad seadme ees oleva objekti poolt üle 0 kelvini (absoluutse nulli) energiat. Detektor muudab energia elektriliseks signaaliks ja edastab selle töötlejale andmete tõlgendamiseks ja kuvamiseks pärast ümbritseva keskkonna temperatuuri põhjustatud variatsioonide kompenseerimist.
Näide on MLX90614ESF-BCH-000-TU infrapuna termomeeter melexisest. See koosneb infrapunase termotoori detektori kiipist ja signaalikonditsioneerimiskiipist integreeritud at-39 pakendisse (joonis fig 4). Samuti on madala müratasemega võimend, 17-bitine analoog digitaalse konverteri ja digitaalse signaali protsessor täpsuse ja eraldusvõimega.
Infrapuna termomeetrid on kalibreeritud temperatuurivahemikus -40 ° C kuni 85 ° C (ümbritsev) ja -70 ° C kuni 382,2 ° C objekti temperatuuri jaoks. Standardne täpsus on toatemperatuuril 0,5 ° C.
Andur on tehas kalibreeritud digitaalse SMBUS-väljundiga ja selle eraldusvõime on 0,02 ° C. Alternatiivselt võivad disainerid konfigureerida 10-bitise impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) digitaalse väljundi eraldusvõimega 0,14 ° C.
Arengutoetus
Max30208 andureid toetavad Max30208evsys # hindamissüsteem, mis sisaldab Flex PCB-d, et hoida max30208 temperatuurianduri IC (joonis 5). Max32630FTR mikrokontrolleriplaat ja Max30208 liidese plaat on ühendatud päiste kaudu. Hindamise riistvara saab ühendada arvutiga, kasutades antud USB-kaablit. Seejärel installib süsteem automaatselt vajalikud seadme draiverid, mis on valmis allalaaditud EV komplekti tarkvara jaoks.
Kehatemperatuuri mõõtmiseks mitmetes kohtades saab MAX30208 temperatuuri ICS-i ühendada I2C aadresside kaudu Daisy-ahela paigutuses ühe aku ja vastuvõtva mikrokontrolleriga. Iga temperatuuriandur valib mikrokontroller regulaarselt nii kohaliku kui ka kogu kehatemperatuuri profiili loomiseks.
Arendajad saavad kasutada Mikroe-1362 IRTHERMO Click Boardilt Mikroelektronika kasutamiseks MLX90614 infrapuna anduriga.See lingid MLX90614ESF-AAA ühe tsooni infrapuna termomeetri mooduli mikrokontrolleri plaadile kas Mikrobus I2C liini või PWM-liini kaudu (joonis 6).
5V plaat kalibreeritakse -40 ° C kuni 85 ° C ümbritseva keskkonna temperatuurini ja -70 ° C kuni + 380 ° C objekti temperatuuri vahemikud.
