Af fjórum algengum tegundum hitastigsskynjara - hitamælingar, hitaþol, hitamælir og hitastig skynjari ICS - hitastig skynjara ICS eru góð kostur fyrir samskiptatækni og heilsugæsluhönnun. Að fyrst og fremst krefjast þess ekki línulegrar, þeir bjóða upp á góða hávaða friðhelgi og eru tiltölulega auðvelt að samþætta í færanlegan og þreytandi heilsugæslutæki. Fyrir snertilausa skynjun er hægt að nota innrautt hitamælar.
Helstu breytur eru stærðir, orkunotkun og hitauppstreymi. Síðasti er mikilvægt fyrir nákvæmni í klínískum flokki vegna þess að jafnvel tímabundin máttur (μW) getur hita skynjarann og valdið ónákvæmar lestur. Önnur umfjöllun er gerð tengi (stafræn eða hliðstæða), sem mun ákvarða tengd hluti, svo sem microcontroller.
Nákvæmni klínískra gráðu
Mæta klínískri nákvæmni, á ASTM E112 (staðlaðar prófunaraðferðir til að ákvarða meðaltal kornastærð), byrjar með viðeigandi skynjara. Maxime Integrated's Max30208 stafrænar hitastigsskynjarar, til dæmis, með ± 0,1 ° C nákvæmni frá + 30 ° C til + 50 ° C og ± 0,15 ° C nákvæmni frá 0 ° C til 70 ° C. (Maxim samþætt var keypt af hliðstæðum tækjum í ágúst 2021.) Tækiin mæla 2x2x0.75mm og eru í þunnt 10pin LGA pakkanum (mynd 1). ICS starfa frá spennu spennu 1,7V-3,6V og neyta minna en 67μA í notkun og 0,5μA í biðstöðu.
Mikilvægt er að eigin hitastig skynjarans hafi ekki áhrif á mælinguna á wearable tæki. Hiti skynjara IC, sem ferðast frá PCB gegnum pakkann, leiðir til skynjara deyja og getur haft áhrif á nákvæmni. Í hitastigsskynjara IC, er þessi hiti framkvæmt í gegnum hitauppstreymi púði á neðri hluta pakkans, sem leiðir til sníkjudýrahitunar. Þetta getur valdið hitauppstreymi og út úr öðrum pinna, truflar hitastigsmælingar.
Það eru ýmsar aðferðir til að koma í veg fyrir sníkjudýr. Þunnt leifar er hægt að nota til að lágmarka hitauppstreymi í burtu frá skynjara IC. Hönnuðir geta mælt hitastigið efst á pakkanum, eins langt í burtu og mögulegt er frá IC-prjónunum, frekar en að nota hitauppstreymi. Þetta er raunin fyrir MAX30208CLB + og aðrar MAX30208 stafrænar hitastigsmenn.
Annar valkostur er að setja aðra rafræna hluti eins langt í burtu frá skynjunarhlutanum og mögulegt er til að lágmarka áhrif þeirra á hitastigsmælinguna.
Thermal Design Containcations.
Til að tryggja hitauppstreymi frá hitaveitum í wearable tæki verður að vera gott hitauppstreymi milli hitastigs og húð notanda. Staðsetningin undir pakkanum gerir það krefjandi fyrir PCB til að leiða málm lög úr snertingu við líkamann.
Kerfið ætti að vera hannað þannig að skynjarinn sé eins nálægt og mögulegt er við hitastigið sem á að mæla. Notkun MAX30208 skynjara, wearable hönnun og læknis plástra geta notað Flex eða hálf-stíf PCB. Max30208 stafrænar hitastigsskynjarar geta verið tengdir beint við microcontroller með því að nota flatan sveigjanlegan snúru eða flatan prentara snúru.
Það er nauðsynlegt að setja hitastig skynjara IC á sveigjanleika PCB, sem dregur úr hitauppstreymi viðnám milli yfirborðs húðarinnar og skynjarans. Hönnuðir ættu einnig að lágmarka þykkt Flex Board fyrir skilvirka sveigjanleika og betri tengilið.
Stafræn hita skynjara eru yfirleitt tengd microcontrollers gegnum I2C raðnúmer tengi. Maxim er MAX30208CLB +, til dæmis, notar 32 orð fyrst í fyrsta út til að búa til hitaskynjara skipulag Skráin bjóða allt að 32 hitastigs hver samanstendur af tveimur bæti. Þetta gerir microcontroller til svefns langtímum að vernda vald (mynd 2). The minni-kortlagning skráir einnig leyfa nemum boðið upp á og lágan stafræna hitastig viðvörun.
A almennra nota inngangs / útgangs pinna er hægt að stilla til að kalla fram hita umbreytingu og annar stilltur til að búa til truflanir í val á stöðu bits.
Factory kvörðun
Margir stafræn skynjara hitastig eru í verksmiðju stilltur, útrýming the þörf fyrir endurkvörðun einu sinni á ári, eins og raunin er fyrir marga skynjara arfleifð hita. Þetta Hliðarbraut nauðsyn þess að þróa hugbúnað til að linearise framleiðsla, auk líkja og fínn-lag hringrás. Auk þess, útilokar það þörf fyrir marga hluti nákvæmni og dregur úr hættu á viðnám misræmi.
The AS621x fjölskylda af hitaskynjurum frá AMS er verksmiðju kvarðaður og honum hefur samlaga linearisation (mynd 3). Það hefur einnig átta I2C vistföng fyrir hitamælinga á átta mögulegum heitum bletti með einni rútu. The raðnúmer tengi og mörg netföng I2C gera prototyping og hönnun netið auðveldara.
Útgáfur sýna nákvæmni upp á 0,2 ° C, ± 0,4 ° C og ± 0,8 ° C eru í boði. Fyrir heilsu-tengdum eftirlitskerfi, nákvæmnismarka innan markanna ± 0,2 ° C er nægilegt (sem AS6212-AWLT-L). Í öllum AS621x tæki hafa 16 bita upplausn til að geta fundið lítið tilbrigði hitastigs, yfir -40 ° C til + 125 ° C við vinnslu svið.
The AS621x mælir 1.5mm2 og koma í obláta stigi flís mælikvarða pakki. Framboð spenna er 1.71V með 6μA neyslu á rekstri og 0.1μA í biðstöðu, sem gerir AS6212-AWLT-L sérstaklega til þess fallin að rafhlaða-máttur umsókn.
Contactless hita skynjara
IR hitamælar framkvæma utan snertihitastigið sem er mæling á umhverfishita og hitastig á hlut.
Slík hitamælar að greina hvers konar orku er hærra en 0 Kelvin (alger núll) sem berst frá hlut í framan á tækinu. The skynjari breytir orku inn í rafmagns merki og fer það til a örgjörva til að túlka og birta gögn eftir að bæta upp fyrir fráviki völdum umhverfishita.
Sem dæmi má nefna MLX90614ESF-BCH-000-TU innrauða hitamæli frá Melexis. Það felur í sér innrauða thermopile nemans er flís og sent er merki conditioning flís felldar inn í a TO-39 pakki (mynd 4). Það er líka lágmark hávaði magnari, 17-bita hliðrænni yfir í stafræna breytir og stafrænn merki gjörvi fyrir nákvæmni og upplausn.
The innrauða Kjarnhitamælar eru verksmiðju kvarðaður fyrir hitastigsbil sem -40 ° C til 85 ° C (umhverfisins) og -70 ° C til 382,2 ° C í hlut hitastig. Standard nákvæmni er 0,5 ° C við stofuhita.
The skynjari er verksmiðju kvarðaður með stafrænni SMBus framleiðsla og hefur a einbeitni af 0,02 ° C. Að öðrum kosti, hönnuðir geta stillt 10bit púlsvíddarmótun (PWM) stafrænn framleiðsla með a einbeitni af 0.14 ° C.
þróun stuðning
The MAX30208 skynjarar eru studdar af MAX30208EVSYS # matskerfi, sem felur í sér Flex PCB hægt er að halda MAX30208 hitaskynjara IC (mynd 5). Í MAX32630FTHR microcontroller Stjórn og MAX30208 tengi borð eru tengd með haus. Matið vélbúnaður er hægt að tengja við tölvu með USB snúrunni. Kerfið mun þá sjálfkrafa setja nauðsynlegar Reklar tilbúinn fyrir EV kit hugbúnaður til að hlaða niður.
Til að mæla líkamshita á mörgum stöðum, MAX30208 hitastig ICS er hægt að tengja í gegnum I2C heimilisföng í Daisy-keðja fyrirkomulag við einn rafhlaða og gestgjafi microcontroller. Hver Hitaskynjari er aðspurðra af microcontroller reglulega til að búa til upplýsingar bæði hita sveitarfélaga og öllum líkamanum.
Hönnuðir geta notað Mikroe-1362 Irthommo smellt á borð frá Mikroelektronika til notkunar með MLX90614 innrauða skynjari.Þetta tengir MLX90614ESF-AAA einn-svæði innrauða hitamælir mát í microcontroller borðið í gegnum annaðhvort Mikrobus I2C línu eða PWM línu (mynd 6).
5V borðið er kvarðað fyrir -40 ° C til 85 ° C umhverfishita og -70 ° C til + 380 ° C hluthita svið.
