Од четирите заеднички типови на сензори за температура - термопарови, уреди за температура на отпорност, термистори и сензор за температура (идентичен со. Главно, тие не бараат линеаризација, тие нудат добар имунитет за бучава и се релативно лесни за интегрирање во преносливи и погодни здравствени уреди. За бесконтактно зачувување, може да се користат инфрацрвени термометри.
Клучни параметри се големината, потрошувачката на енергија и термичка чувствителност. Последниот е важен за точноста на клиничко одделение, бидејќи дури и минлива моќност (μW) може да го загрее сензорот и да предизвика неточни читања. Друго разгледување е типот на интерфејсот (дигитален или аналоген), кој ќе ги одреди поврзаните компоненти, како што е микроконтролерот.
Точност на клиничко одделение
Средба со точноста на клиничката одделение, по ASTM E112 (стандардни методи за испитување за одредување на просечната големина на жито), започнува со соодветниот сензор. Максимум интегрирани сензори за дигитални температури, на пример, карактеристика ± 0.1 ° C точноста од + 30 ° C до + 50 ° C и ± 0.15 ° C точноста од 0 ° C до 70 ° C. (Максим Интегриран беше стекнат од аналогни уреди во август 2021 година.) Уредите мерка 2x2x0.75mm и се во тенок пакет од 10pin LGA (Слика 1). ICS функционира од напон на напон од 1.7V-3.6V и консумираат помалку од 67μA во работењето и 0.5μA во мирување.
Важно е дека сопствената температура на сензорот не влијае на читањето на уредот за носење. Топлината на сензорот, која патува од ПХБ преку пакетот, доведува до сензорот умира и може да влијае на точноста. Во температурен сензор IC, оваа топлина се спроведува преку метална термална рампа на долната страна на пакетот, што резултира со паразитски греење. Ова може да предизвика топлинска спроводливост во и надвор од други пинови, мешајќи со температурни мерења.
Постојат голем број на техники за да се спротивстави на паразитското греење. Тенките траги може да се користат за да се минимизира топлинската спроводливост подалеку од сензорот IC. Дизајнерите можат да ја измерат температурата на врвот на пакетот, колку што е можно подалеку од IC иглички, наместо да ја користат термичката рампа. Ова е случај за Max30208Clb + и други сензори за дигитални температури Max30208.
Друга опција е да се постават други електронски компоненти колку што е можно подалеку од сензориот елемент за да се минимизира нивното влијание врз мерењето на температурата.
Термички дизајн размислувања
За да се обезбеди термичка изолација од извори на топлина во уреди за носење, мора да постои добар термички пат помеѓу елементот за сензори на температурата и кожата на корисникот. Локацијата под пакетот го прави предизвик за ПХБ да ги насочи металните песни од точка на контакт со телото.
Системот треба да биде дизајниран така што сензорот е што е можно поблиску до целната температура што треба да се измери. Користењето на MAX30208 сензори, дизајни за носење и медицински закрпи може да користат Flex или полу-крути ПХБ. Макс30208 дигиталните температурни сензори можат да бидат поврзани директно со микроконтролер со рамен флексибилен кабел или кабел за рамен печатач.
Од суштинско значење е да се постави температурен сензор IC на флексната страна на ПХБ, со што ја намалува термичката отпорност помеѓу површината на кожата и сензорот. Дизајнерите, исто така, треба да ја минимизираат дебелината на Flex Board за ефикасно свиткување и подобар контакт.
Дигиталните температурни сензори обично се поврзани со микроконтролерите преку серискиот интерфејс I2C. Maxim's Max30208CLB +, на пример, користи 32-збор прво за да создаде регистар за поставување на сензор за температура со нудење до 32 читања на температура, секоја од нив се состои од две бајти. Ова им овозможува на микроконтролерот да спие подолго време за зачувување на моќта (Слика 2). Регистрите со мапирани од меморија, исто така, им овозможуваат на сензорите да нудат високи и ниски прагови дигитални температурни аларми.
Општа намена Влез / излез ПИН може да биде конфигуриран да предизвика конверзија на температурата, а друга конфигурирана за да генерира прекин за избор на статусни битови.
Фабрика калибрација
Многу сензори за дигитални температури се фабрички калибриран, елиминирање на потребата за повторна рекалибрација еднаш годишно, како што е случај за многу наследни температурни сензори. Ова ја заобиколува потребата за развој на софтверот за лисивно производство, како и симулирање и фино нагодување на колото. Дополнително, ја елиминира потребата за повеќе прецизни компоненти и го минимизира ризикот од неусогласеност.
Семејството на температурни сензори AS621X од AMS е фабричко калибриран и има интегрирана линеарализација (Слика 3). Исто така, има осум I2C адреси за следење на температурата на осум потенцијални жаришта преку еден автобус. Серискиот интерфејс и повеќе адреси на I2C го олеснуваат прототипирањето и верификацијата на дизајнот.
Верзии се точни на ± 0,2 ° C, ± 0,4 ° C и ± 0,8 ° C се достапни. За системите за следење поврзани со здравјето, точноста во рамките на ± 0,2 ° C е доволна (AS6212-AWLT-L). Сите AS621X уреди имаат 16bit резолуција за откривање на мали варијации во температурата над -40 ° C до + 125 ° C оперативен опсег.
AS621X мерките 1.5mm2 и доаѓа во пакет на скала на ниво на вафли. Напорниот напон е 1.71V со 6μA потрошувачка за време на операцијата и 0.1μA во мирување, со што AS6212-AWLT-L особено одговара на апликациите со батерија.
Бесконтактни температурни сензори
Инфрацрвените термометри вршат не-контакт температура мерења на амбиентална температура и температура на објектот.
Таквите термометри ја откриваат секоја енергија над 0 Келвин (апсолутна нула) емитирана од објект пред уредот. Детекторот ја претвора енергијата во електричен сигнал и го пренесува на процесор за толкување и прикажување на податоците по компензирањето на варијации предизвикани од амбиентална температура.
Пример е MLX90614ESF-BCH-000-TU инфрацрвен термометар од Melexis. Се состои од инфрацрвен термопил детектор чип и чип за климатизација интегриран во пакет до 39 (Слика 4). Исто така, постои низок засилувач на бучава, 17-битен аналоген кон дигитален конвертор и процесор за дигитален сигнал за точноста и резолуцијата.
Инфрацрвените термометри се фабрички калибриран за температурен опсег од -40 ° C до 85 ° C (амбиентален) и -70 ° C до 382,2 ° C за температура на објектите. Стандардна точност е 0,5 ° C на собна температура.
Сензорот е фабрика калибриран со дигитален SMBUS излез и има резолуција од 0,02 ° C. Алтернативно, дизајнерите можат да ја конфигурираат дигиталниот излез од 10-битна пулсна ширина (PWM) со резолуција од 0,14 ° C.
Поддршка за развој
Sensors Max30208 се поддржани од системот за евалуација на Max30208Evssys #, кој вклучува Flex PCB за да го одржи Max30208 температурен сензор IC (Слика 5). MAX32630FTROLTRORTOR одбор и одборот за интерфејс Max30208 се поврзани преку заглавија. Хардверот за евалуација може да биде поврзан со компјутер со користење на обезбедениот USB кабел. Системот потоа автоматски ќе ги инсталира потребните драјвери на уредот подготвен за софтверот EV Kit да биде преземен.
За мерење на температурата на телото на повеќе локации, MAX30208 температурата може да се поврзе преку I2C адреси во аранжман на синџир на марки на една батерија и микроконтролер на домаќинот. Секој температурен сензор е анкетирана од микроконтролерот редовно за да создаде профил на локална и целосна температура.
Програмерите можат да го користат одборот за кликање на Mikroe-1362 од Mikroelektronyika за употреба со инфрацрвениот сензор MLX90614.Ова го поврзува модулот за инфрацрвен термометар MLX90614ESF-AAA-AAA на таблата на микроконтролер преку линија на Mikrobus I2C или PWM Line (Слика 6).
На 5V одбор е калибриран за -40 ° C до 85 ° C температура на околината и -70 ° C до + 380 ° C објект температура се движи.
