Из четырех распространенных типов датчиков температуры - термопары, температурные устройства сопротивления, термисторы и датчик температуры ICS - датчик температуры ICS являются хорошим вариантом для контактных медицинских и здравоохранения. Принципиально они не требуют линерирующихся, они предлагают хороший шумовой иммунитет и относительно легко интегрируются в портативные и носимые устройства здравоохранения. Для бесконтактного чувства могут быть использованы инфракрасные термометры.
Ключевые параметра размеры, энергопотребление и тепловая чувствительность. Последнее важно для точности клинической класса, потому что даже переходная мощность (мкВт) может нагреть датчик и вызывать неточные показания. Другое внимание - это тип интерфейса (цифровой или аналоговой), который будет определять соответствующие компоненты, такие как микроконтроллер.
Точность клинической оценки
Соответствие клинической точке класса, за ASTM E112 (стандартные методы испытаний для определения среднего размера зерна), начинается с соответствующего датчика. Датчики цифровых температур Maxim Integraded Max30208, например, функция ± 0,1 ° C Точность от + 30 ° С до + 50 ° C и ± 0,15 ° С точности от 0 ° C до 70 ° С. (Maxim Integrated был получен аналоговыми устройствами в августе 2021 года.) Устройства измеряют 2x2x0,75 мм и находятся в тонкой 10Pin LGA (рисунок 1). ICS работают от напряжения питания 1,7 В-3,6 В и потребляют менее 67 мкА в эксплуатации и 0,5 мкА в режиме ожидания.
Важно, чтобы собственная температура датчика не влияет на измерение чтения носимого устройства. Тепло сенсора IC, которая перемещается с PCB через пакет, приводит к датчику умереть и может повлиять на точность. В сенсорном температуре это тепло проводится через металлическую тепловую прокладку на нижней стороне пакета, что приводит к паразитарному нагреву. Это может привести к термической проводимости в и из других контактов, вмешиваясь от измерений температуры.
Существует ряд методов, чтобы противостоять паразитарному отоплению. Тонкие следы могут быть использованы для минимизации теплопроводности от датчика IC. Дизайнеры могут измерять температуру в верхней части упаковки, как можно дальше от IC Pins, вместо того, чтобы использовать тепловую площадку. Это так для датчиков цифровых температур MAX30208CLB + и других цифровых температур MAX30208.
Другой вариант - разместить другие электронные компоненты как можно дальше от чувствительного элемента, чтобы минимизировать их влияние на измерение температуры.
Тепловые расстройства
Для обеспечения термической изоляции от источников тепла в носимых устройствах должен быть хороший термический путь между температурным элементом и кожей пользователя. Расположение под пакетом делает его сложным для PCB для маршрутизации металлоконструкций от точки контакта с телом.
Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы датчик был такой близок к измерению целевой температуры. Использование датчиков MAX30208, носимые конструкции и медицинские патчи могут использовать Flex или полужесткие PCBS. Датчики цифровых температур MAX30208 могут быть подключены непосредственно к микроконтроллеру с помощью плоского гибкого кабеля кабеля или плоского принтера.
Важно разместить датчик температуры на стороне гибкой печатной платы, что снижает тепловое сопротивление между поверхностью кожи и датчиком. Дизайнеры также должны минимизировать толщину доски Flex для эффективного изгиба и лучшего контакта.
Датчики цифровых температур обычно связаны с микроконтроллерами через последовательный интерфейс I2C. Maxim's Max30208CLB +, например, первое в первую очередь использует 32-слово, чтобы создать реестр настройки датчика температуры, предлагая до 32 показаний температуры, каждый из которых содержит два байта. Это позволяет микроконтроллеру спать в течение длительных периодов для сохранения мощности (рис. 2). Регистрируемые памятью память также позволяют датчики предлагать высокую и низкую пороговую цифровую температуру тревоги.
PIN-код ввода / вывода общего назначения может быть сконфигурирован для запуска преобразования температуры, а другая сконфигурировано для генерации прерывания для выбираемых битов состояния.
Заводская калибровка
Многие цифровые датчики температуры - откалиброваны заводским, устраняя необходимость в рекалибровке один раз в год, как это имеет место для многих устаревших датчиков температуры. Это обходит необходимость разработки программного обеспечения для линейного вывода, а также имитации и тонкой настройки цепи. Кроме того, он устраняет необходимость в нескольких точных компонентах и минимизирует риск несоответствия импеданса.
Семейство температурных датчиков AS621X от AMS - это заводская калибровка и встроена встроенная линейность (рис. 3). Он также имеет восемь адресов I2C для мониторинга температуры в восьми возможных горячих местах через одну шину. Последовательный интерфейс и несколько адресов i2c делают проще прототипов и проверки дизайна.
Версии точные до ± 0,2 ° C, ± 0,4 ° C до ± 0,8 ° C доступны. Для систем мониторинга, связанные со здоровьем, точность в пределах ± 0,2 ° C достаточно (AS6212-AWLT-L). Все устройства AS621X имеют 16-битное разрешение для выявления небольших вариантов температуры на рабочем диапазоне от -40 ° C до + 125 ° C.
Меры AS621X 1,5 мм2 и поставляется в упаковке шкала чипов на уровне вафли. Напряжение питания составляет 1,71 В с потреблением 6 мкА во время эксплуатации и 0,1 мкА в режиме ожидания, что делает AS6212-AWLT-L, особенно подходящую для приложений с питанием от батареи.
Бесконтактные датчики температуры
Инфракрасные термометры выполняют бесконтактные измерения температуры температуры окружающей среды и температуру объекта.
Такие термометры определяют любую энергию выше 0 Кельвин (абсолютный ноль), испускаемый объект перед устройством. Детектор преобразует энергию в электрический сигнал и передает его процессору для интерпретации и отображения данных после компенсации вариаций, вызванных температурой окружающей среды.
Примером является инфракрасный термометр MLX90614ESF-BCH-000-000-000 из MELEXIS. Он содержит инфракрасный чип детектора термопиленного детектора и чип кондиционирования сигнала, встроенный в пакет до-39 (рисунок 4). Существует также низкий уровень шума, 17-битный аналог цифрового преобразователя и процессора цифрового сигнала для точности и разрешения.
Инфракрасные термометры являются заводским калибровкой для диапазона температур от -40 ° С до 85 ° C (окружающей среды) и -70 ° С до 382,2 ° С для температуры объекта. Стандартная точность составляет 0,5 ° C при комнатной температуре.
Датчик является заводским откалиброванным с помощью цифрового выхода SMBU и имеет разрешение 0,02 ° C. В качестве альтернативы, дизайнеры могут настроить цифровую вывод модуляции ширины ширины импульса (PWM) с разрешением 0,14 ° C.
Поддержка развития
Датчики MAX30208 поддерживаются система оценки MAX30208EVSYS #, которая включает в себя Flex PCB для удержания датчика температуры MAX30208 (рисунок 5). Микроконтроллер Max32630FTL и интерфейсная доска MAX30208 подключена через заголовки. Оборудование для оценки может быть подключено к ПК с использованием предоставленного USB-кабеля. Затем система автоматически устанавливает необходимые драйверы устройств, готовых для загрузки программного обеспечения EV Kit.
Для измерения температуры тела в нескольких местах MAX30208 температура ICS может быть подключена через адреса I2C в расположении цепи маргариток до одной батареи и хост-микроконтроллера. Каждый температурный датчик регулярно проблезан микроконтроллером для создания профиля как локальной, так и цельной температуры.
Разработчики могут использовать доску Mikroe-1362 IrtHermo Click от Mikroelektronika для использования с инфракрасным датчиком MLX90614.Это связывает модуль однозонного инфракрасного термометра MLX90614ESF-AAA на доску Microcontroller с помощью линии MIKROBUS I2C, либо линии PWM (рисунок 6).
Доска 5 В откалибрована до -40 ° C до 85 ° C, температуру окружающей среды и температуре температуры объекта до + 380 ° C до + 380 ° C.
