ოთხი საერთო ტიპის ტემპერატურის სენსორების - Thermocouples, წინააღმდეგობის ტემპერატურის მოწყობილობები, თერმომერები და ტემპერატურის სენსორი ICS - ტემპერატურის სენსორი ICS არის კარგი ვარიანტი საკონტაქტო სამედიცინო და ჯანდაცვის დიზაინით. პრინციპულად, ისინი არ საჭიროებს linearisation, ისინი გთავაზობთ კარგი ხმაური იმუნიტეტი და შედარებით ადვილად ინტეგრირება პორტატული და wearable ჯანდაცვის მოწყობილობები. უკონტაქტო სენსორული, ინფრაწითელი თერმომეტრები შეიძლება გამოყენებულ იქნას.
ძირითადი პარამეტრების ზომა, ენერგომოხმარება და თერმული მგრძნობელობა. ბოლო მნიშვნელოვანია კლინიკური კლასის სიზუსტისთვის, რადგანაც კი გარდამავალი ძალა (μw) შეიძლება სითბოს სენსორი და არასწორი კითხვას იწვევს. კიდევ ერთი განხილვა არის ინტერფეისის ტიპი (ციფრული ან ანალოგი), რომელიც განსაზღვრავს ასოცირებულ კომპონენტებს, როგორიცაა მიკროკონტროლერი.
კლინიკური კლასის სიზუსტე
შეხვედრა კლინიკური კლასის სიზუსტით, თითო ASTM E112 (სტანდარტული ტესტის მეთოდები საშუალო მარცვლეულის განსაზღვრისათვის), იწყება შესაბამისი სენსორით. Maxim Intellated- ის Maxim Max30208 ციფრული ტემპერატურის სენსორები, მაგალითად, ფუნქცია ± 0.1 ° C სიზუსტით + 30 ° C + 50 ° C და ± 0.15 ° C სიზუსტე 0 ° C- დან 70 ° C- მდე. (Maxim ინტეგრირებული შეიძინა ანალოგური მოწყობილობების მიერ 2021 წლის აგვისტოში). მოწყობილობები 2x2X0.75 მმ-იან წლებში არიან და თხელი 10pin LGA პაკეტით (სურათი 1). ICS ფუნქციონირებს 1.7V-3.6V- ის მიწოდების ძაბვისგან და მოიხმარენ 67μA- ს ექსპლუატაციას და 0.5μA ლოდინის დროს.
მნიშვნელოვანია, რომ სენსორის საკუთარი ტემპერატურა არ ახდენს გავლენას wearable მოწყობილობის გაზომვის შესახებ. სენსორული IC- ის სითბო, რომელიც PCB- ისგან მოგზაურობს პაკეტში, იწვევს სენსორს და გავლენას ახდენს სიზუსტეზე. ტემპერატურის სენსორის IC- ში, ეს სითბოს ტარდება ლითონის თერმული pad- ის მეშვეობით პაკეტის ქვედა ნაწილში, რის შედეგადაც პარაზიტული გათბობა. ეს შეიძლება გამოიწვიოს თერმული გამტარუნარიანობა სხვა ქინძისთავში, ტემპერატურის გაზომვის ჩარევაზე.
არსებობს რამდენიმე მეთოდი პარაზიტული გათბობის წინააღმდეგ. თხელი კვალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სენსორის IC- ისგან თერმული კონტენტურობის მინიმუმამდე შესამცირებლად. დიზაინერებს შეუძლიათ შეაფასონ ტემპერატურა პაკეტის ზედა ნაწილში, რაც შორს არის ის ქინძისთავებიდან, ვიდრე თერმული pad. ეს არის MAX30208Clb + და სხვა MAX30208 ციფრული ტემპერატურის სენსორებისათვის.
კიდევ ერთი ვარიანტი არის სხვა ელექტრონული კომპონენტების მოთავსება, როგორც შორეულ ელემენტს, რაც შეიძლება გაიზარდოს ტემპერატურის გაზომვის შესახებ მათი ზემოქმედების მინიმუმამდე შემცირების მიზნით.
თერმული დიზაინის მოსაზრებები
თერმული იზოლაციის უზრუნველსაყოფად სითბოს წყაროდან wearable მოწყობილობებში უნდა იყოს კარგი თერმული გზა ტემპერატურის ზონდირების ელემენტსა და მომხმარებლის კანზე. პაკეტის ქვეშ მდებარე ადგილმდებარეობა ხდის გამოწვევას PCB- სთვის, რათა ლითონის ტრეკების მარშრუტი იყოს სხეულთან კონტაქტის წერტილიდან.
სისტემა უნდა იყოს შემუშავებული ისე, რომ სენსორი მაქსიმალურად ახლოს არის სამიზნე ტემპერატურაზე. MAX30208 სენსორების გამოყენება, wearable დიზაინით და სამედიცინო წერთ შეგიძლიათ გამოიყენოთ Flex ან ნახევრად ხისტი PCBs. Max30208 ციფრული ტემპერატურის სენსორები შეიძლება პირდაპირ მიკროკონტროლერს უკავშირდებოდეს ბინა მოქნილი საკაბელო ან ბინა პრინტერის საკაბელო.
აუცილებელია PCB- ის Flex- ის ტემპერატურის სენსორის IC- ის განთავსება, რომელიც ამცირებს თერმული წინააღმდეგობის გაწევისას კანისა და სენსორის ზედაპირს შორის. დიზაინერებმა ასევე უნდა შეამცირონ Flex Board- ის სისქე ეფექტური მოქნილი და უკეთესი კონტაქტი.
ციფრული ტემპერატურის სენსორები, როგორც წესი, უკავშირდება Microcontrollers მეშვეობით I2C სერიული ინტერფეისი. Maxim's Max30208Clb +, მაგალითად, იყენებს 32-სიტყვას, პირველ რიგში, პირველ რიგში, ტემპერატურის სენსორის კონფიგურაციის შესაქმნელად 32 ტემპერატურის კითხვას, თითოეული მათგანისგან შედგება ორი ბაიტი. ეს საშუალებას აძლევს მიკროკონტროლერს, რომ დაძაბოს პერიოდის განმავლობაში ძალაუფლების შენარჩუნება (სურათი 2). მეხსიერების mapped registers ასევე სენსორების შესთავაზოს მაღალი და დაბალი ბარიერი ციფრული ტემპერატურა სიგნალიზაცია.
ზოგადი დანიშნულების შეყვანა / გამომავალი PIN შეიძლება კონფიგურაცია გამოიწვიოს ტემპერატურის კონვერტაციის და კიდევ ერთი კონფიგურირებული გენერირება შეწყვეტის სტატუსის ბიტი.
ქარხნის კალიბრაცია
ბევრი ციფრული ტემპერატურის სენსორების ქარხანა-დაკალიბრებულია, წელიწადში ერთხელ რეკალიბრაციის საჭიროების აღმოფხვრა, როგორც ბევრი მემკვიდრეობის ტემპერატურის სენსორების შემთხვევაში. ეს გვერდის ავლით საჭიროების შემუშავება პროგრამული უზრუნველყოფა, ისევე როგორც სიმულაცია და ჯარიმა ჩართვა. გარდა ამისა, იგი გამორიცხავს მრავალჯერადი სიზუსტის კომპონენტების საჭიროებას და ამცირებს წინსვლის შეუსაბამობის რისკს.
AMS- დან ტემპერატურის სენსორების AS621X ოჯახი ქარხნის დაკალიბრებულია და ინტეგრირებულია linearisation (ფიგურა 3). მას ასევე აქვს რვა I2C მისამართები ტემპერატურის მონიტორინგისთვის რვა პოტენციურ ცხელ წერტილში ერთი ავტობუსით. სერიული ინტერფეისი და მრავალჯერადი I2C მისამართები პროტოტიპის და დიზაინის გადამოწმების ადვილია.
ვერსიები ზუსტია ± 0.2 ° C, ± 0.4 ° C და ± 0.8 ° C ხელმისაწვდომია. ჯანდაცვის მონიტორინგის სისტემებისთვის, სიზუსტით ± 0.2 ° C- ში არის საკმარისი (AS6212-AWLT-L). ყველა AS621X მოწყობილობას აქვს 16bit რეზოლუცია, რათა გამოავლინოს მცირე ვარიაციები ტემპერატურაზე -40 ° C- ზე + 125 ° C ოპერაციულ დიაპაზონში.
AS621X ზომები 1.5 მმ 2 და მოდის ვაფლის დონის ჩიპი მასშტაბის პაკეტში. მიწოდების ძაბვა არის 1.71V 6μA მოხმარების ოპერაციის დროს და 0.1μA ლოდინის დროს, რაც AS6212-AWLT-L- ს, განსაკუთრებით შეესაბამება ბატარეის იკვებებანი აპლიკაციებს.
უკონტაქტო ტემპერატურის სენსორები
ინფრაწითელი თერმომეტრები ატმოსფერული ტემპერატურის არაკომერციულ ტემპერატურულ გაზომვებს ასრულებენ.
ასეთი თერმომეტრები მოწყობილობის წინ ობიექტის წინაშე 0 კელვინზე (აბსოლუტური ნულოვანი) გამოვლენილია. დეტექტორი ენერგია ელექტრონულ სიგნალს აკონვერტებს და გადადის პროცესორზე, რათა გამოიკვეთოს და აჩვენოს მონაცემები ატმოსფერული ტემპერატურის გამოწვეული ვარიაციების კომპენსაციის შემდეგ.
მაგალითად არის MLX90614SF-BCH-000-TU ინფრაწითელი თერმომეტრი მელქსიისგან. იგი მოიცავს ინფრაწითელი თერმოსოპოლის დეტექტორს ჩიპი და სიგნალის კონდიცირების ჩიპი, რომელიც ინტეგრირებულია TO-39 პაკეტში (სურათი 4). ასევე არსებობს დაბალი ხმაური გამაძლიერებელი, 17-ბიტიანი ანალოგი ციფრული კონვერტორი და ციფრული სიგნალის პროცესორი სიზუსტისა და რეზოლუციისთვის.
ინფრაწითელი თერმომეტრები არიან ქარხანაში დაკალიბრებული ტემპერატურის დიაპაზონი -40 ° C- დან 85 ° C (70 ° C- დან 382.2 ° C- მდე ობიექტის ტემპერატურაზე. სტანდარტული სიზუსტე 0.5 ° C ოთახის ტემპერატურაზეა.
სენსორი არის ქარხანა დაკალიბრებული ციფრული SMBUS გამომავალი და აქვს 0.02 ° C რეზოლუცია. გარდა ამისა, დიზაინერებს შეუძლიათ კონფიგურაცია 10bit pulse სიგანე მოდულაცია (PWM) ციფრული გამომავალი რეზოლუცია 0.14 ° C.
განვითარების მხარდაჭერა
Max30208 სენსორები მხარს უჭერენ Max30208EVSYS # შეფასების სისტემას, რომელიც მოიცავს Flex PCB- ს MAX30208 ტემპერატურის სენსორის IC- ს (ფიგურა 5). MAX32630FTHR microcontroller საბჭოს და MAX30208 ინტერფეისი ფორუმში უკავშირდება მეშვეობით headers. შეფასების აპარატურა შეიძლება დაკავშირებულ იქნას PC- ს მიერ USB კაბელის გამოყენებით. სისტემა ავტომატურად დააინსტალირებს საჭირო მოწყობილობის მძღოლებს, რომლებიც მზად არიან EV Kit- ის პროგრამული უზრუნველყოფისთვის.
საზომი სხეულის ტემპერატურის დროს სხვადასხვა ადგილას, MAX30208 ტემპერატურა ICs შეიძლება იყოს დაკავშირებული გავლით I2C მისამართები daisy ჯაჭვის მოწყობა უნდა ერთი ბატარეის და მასპინძელი microcontroller. თითოეული ტემპერატურის სენსორი გამოკითხულთა მიერ microcontroller რეგულარულად შექმნათ ნახვა, როგორც ადგილობრივი და მთელი სხეულის ტემპერატურა.
დეველოპერებს შეუძლიათ გამოიყენონ Mikroe-1362 Irthermo Click Board ეხლა Mikroelektronika გამოყენება MLX90614 ინფრაწითელი სენსორი.ეს ბმულები MLX90614ESF-AAA ერთჯერადი ზონა ინფრაწითელი თერმომეტრი მოდული მიკროკონტროლერის ფორუმში Mikrobus I2C ხაზი ან PWM ხაზი (სურათი 6).
5V საბჭო დაკალიბრებულია -40 ° C- დან 85 ° C- მდე ტემპერატურა და -70 ° C + 380 ° C ობიექტის ტემპერატურაზე.
