A négy közös típusú hőmérséklet-érzékelők - hőelemek, ellenállás hőmérséklet eszközök, termisztorok és hőmérséklet-érzékelő áramkörök - hőmérséklet érzékelő IC-k egy jó lehetőség az érintkezés alapú orvosi és egészségügyi tervez. Főleg nem igényelnek linearizációt, jó zajmentességet kínálnak, és viszonylag könnyű integrálni a hordozható és hordható egészségügyi eszközökbe. Érintés nélküli érzékelés esetén infravörös hőmérők használhatók.
A legfontosabb paraméterek a méret, az energiafogyasztás és a termikus érzékenység. Az utolsó fontos a klinikai minőségű pontosság szempontjából, mert az átmeneti teljesítmény (μW) is fel tudja melegíteni az érzékelőt és pontatlanokat okozhat. Egy másik szempont az, hogy milyen típusú interfész (digitális vagy analóg), amely meghatározza a kapcsolódó elemek, mint például a mikrokontroller.
Klinikai minőségű pontosság
Az ASTM E112-ben az ASTM E112 (standard vizsgálati módszerek az átlagos szemcseméret meghatározására) a megfelelő érzékelővel kezdődik. A Maxim integrált MAX30208 digitális hőmérséklet-érzékelők, például ± 0,1 ° C pontosság + 30 ° C és + 50 ° C közötti és 0,15 ° C pontosságú pontossággal 0 ° C és 70 ° C között. (Maxim Integrated által megszerzett Analog Devices augusztusban 2021) A készülékek mérik 2x2x0.75mm és vékony 10pin LGA csomag (1. ábra). Az ICS 1,7V-3.6V tápfeszültségből működtet, és 67 μA-nál kevesebbet fogyaszt üzembe, és készenléti állapotban 0,5 μA-nál.
Fontos, hogy az érzékelő saját hőmérséklete ne befolyásolja a hordozható eszköz mérési olvasását. Az érzékelő IC hője, amely a PCB-ről a csomagon keresztül halad, az érzékelőhöz vezet, és befolyásolhatja a pontosságot. Az IC hőmérsékletérzékelőben ezt a hőt egy fém hőmérőn végezzük a csomag alsó részén, ami parazita fűtést eredményez. Ez termikus vezetést okozhat más csapokból, és befolyásolhatja a hőmérséklet méréseket.
Számos technika van a parazita fűtés ellen. Vékony nyomokat használhatunk a hővezető képesség minimalizálása az IC érzékelőtől. A tervezők mérhetik a csomagolás tetején lévő hőmérsékletet, a lehető legtávolabb az IC csapoktól, ahelyett, hogy a termikus padot használják. Ez a helyzet a Max30208CLB + és más MAX30208 digitális hőmérsékletérzékelők esetében.
Egy másik lehetőség az, hogy tegyen más elektronikus alkatrészek, távol az érzékelő elem a lehető legkisebbre csökkentése hatással van a hőmérséklet mérésére.
Termikus tervezési szempontok
A hőszigetelés biztosítása a hőforrásokból, hordozható eszközökben, jó hőteljesítménynek kell lennie a hőmérsékletérzékelő elem és a felhasználó bőre között. A csomag alatt lévő hely kihívást jelent a PCB számára, hogy a fémsávokat a testrel való érintkezési pontból vezesse.
A rendszert úgy kell megtervezni, hogy az érzékelő a lehető legközelebb legyen a mérendő célhőmérsékletre. Használata MAX30208 érzékelők, hordható tervek és orvosi tapaszok használhatja flex vagy félig merev PCB. A MAX30208 digitális hőmérsékletérzékelők közvetlenül egy mikrokontrollerhez csatlakoztathatók lapos rugalmas kábel vagy lapos nyomtató kábel segítségével.
Elengedhetetlen, hogy a hőmérsékletérzékelőt a PCB FLEX oldalára helyezzük, ami csökkenti a bőr felületét és az érzékelőt. A tervezőknek minimalizálniuk kell a flex kártya vastagságát is a hatékony hajlításhoz és jobb érintkezéshez.
Digitális hőmérséklet-érzékelők tipikusan kapcsolódó mikrokontroller keresztül I2C soros interfészen keresztül. Maxim MAX30208CLB +, például használ egy 32-szót first in first out, hogy hozzon létre egy hőmérséklet-érzékelő beállítási regiszter, amelyekbe legfeljebb 32 hőmérsékleti adatok, amelyek mindegyike két bájt. Ez lehetővé teszi egy mikrokontrollert aludni Hosszabb ideig, hogy energiát takarítson (2. ábra). A memórialeképezésesek nyilvántartások lehetővé teszik érzékelők ajánlat magas és alacsony küszöbű digitális hőmérséklet riasztást.
Egy általános célú bemeneti / kimeneti pin lehet beállítani, hogy kiváltó hőmérsékletű átalakító és a másik kialakítva, hogy előállítson egy megszakítást szelektálható állapotbitek.
gyári kalibráció
Sok digitális hőmérséklet-érzékelők gyárilag kalibrálva van, így nincs szükség átkalibráláshoz évente egyszer, mint ahogy az a sok örökölt hőmérséklet-érzékelők. Ez megkerüli, hogy fejleszteni kell szoftvert linearise a kimenet, valamint szimulációs és finomhangolására az áramkört. Továbbá, ez szükségtelenné teszi a többszörös pontosságú alkatrészek és minimalizálja a impedancia.
A AS621x család hőmérséklet-érzékelők a AMS gyárilag kalibrált, és az integrált linearizációs (3. ábra). Azt is nyolc I2C címek hőmérséklet felügyelet nyolc potenciális hot spot keresztül egy busz. A soros interfész és több I2C címek teszik prototípus és hitelesítési könnyebb.
Verziók pontossága ± 0,2 ° C, ± 0,4 ° C-on és ± 0,8 ° C-on áll rendelkezésre. Az egészséggel kapcsolatos monitoring rendszerek, pontosság belül ± 0,2 ° C-on elegendő (az AS6212-AWLT-L). Minden AS621x eszközöknek 16bit felbontású kimutatására kis eltérések a hőmérséklete a -40 ° C és + 125 ° C üzemi tartományban.
A AS621x méri 1,5mm2 és jön egy lapka szinten chip scale csomagot. Tápfeszültség 1.71V a 6μA fogyasztás működés közben, és 0.1μA készenlétben, hogy a AS6212-AWLT-L különösen alkalmas elemmel működő alkalmazások.
Érintkezés nélküli hőmérséklet-érzékelők
Infravörös hőmérők végre érintésmentes hőmérséklet mérés a környezeti hőmérséklet és a hőmérséklet egy tárgy.
Az ilyen hőmérők észlel energia meghaladja a 0 Kelvin (abszolút nulla) által kibocsátott egy tárgy előtt a készüléket. A detektor átalakítja az energiát egy elektromos jelet, és továbbítja azt egy processzort, hogy értelmezze, és megjeleníti az adatokat után kompenzáló variációk által okozott környezeti hőmérséklet.
Ennek egyik példája a MLX90614ESF-BCH-000-TU infravörös hőmérőt Melexis. Ez tartalmaz egy infravörös hőelemből érzékelő chip és egy jel kondicionáló chip integrálva egy TO-39 csomag (4. ábra). Van is egy kis zajú erősítő, 17 bites analóg-digitális átalakító és a digitális jelfeldolgozó pontosság és felbontás.
Az infravörös hőmérők gyárilag kalibrálva hőmérséklet -40 ° C és 85 ° C (környezeti) és -70 ° C és 382,2 ° C-on tárgy hőmérsékletének. Normál pontosság 0,5 ° C szobahőmérsékleten.
Az érzékelő gyárilag kalibrált digitális SMBus kimenet, és a felbontása 0,02 ° C. Alternatív módon, a tervezők tudja állítani a 10 bites impulzusszélesség-modulációt (PWM) digitális kimenet felbontása 0,14 ° C.
A fejlesztési támogatás
A MAX30208 érzékelők által támogatott MAX30208EVSYS # értékelési rendszer, amely magában foglal egy rugalmas NYÁK, hogy tartsa a MAX30208 hőmérséklet-érzékelő IC (5. ábra). A MAX32630FTHR mikrokontroller alaplap és a MAX30208 interfész kártya keresztül kapcsolódik fejléceket. Az értékelés hardver lehet csatlakoztatni a számítógéphez a mellékelt USB kábellel. A rendszer ezután automatikusan telepíti a szükséges illesztőprogramokat készen az EV kit letöltendő szoftver.
Mérésére testhőmérséklet több helyen, MAX30208 hőmérsékletet IC-k keresztül lehet csatlakoztatni I2C címek egy láncba elrendezés egy egyetlen akkumulátor és a fogadó mikrovezérlő. Mindegyik hőmérséklet érzékelő által megkérdezett mikrokontroller rendszeresen profilt létrehozni mind helyi, mind az egész test hőmérsékletét.
A fejlesztők használhatják a Mikroe-1362 irthermo kattintást a Mikroelektronika-ból az MLX90614 infravörös érzékelővel való használatra.Ez összekapcsolja aMLX90614ESF-AAAegyetlenzónábaninfravörös hőmérőmodulamikrokontroller alaplapkeresztül akáramikroBUSI2Cvonal vagyPWMvonal (6. ábra).
Az 5 V táblát -40 ° C és 85 ° C közötti környezeti hőmérséklet és -70 ° C és + 380 ° C tárgyhőmérsékletek között kalibráljuk.
