快速反應電子體溫計應用方案
發布時間：2010-3-11 23:37
發布者：李寬
|
傳統測量體溫的方法是使用水銀體溫計，由于水銀溫度計破損后會導致有害重金屬外泄不利于環保，甚至對人體產生傷害，電子體溫計勢必將逐步替代水銀體溫計。熱敏電阻(Thermistor)的廣泛應用為溫度量測方法開啟了新方向。目前，我們只需根據Thermistor不同溫度對應不同電阻值這一特性，即可以通過測量電阻值實現溫度量測。本文將說明如何使用纮康科技HY11P32芯片實現快速體溫測量。 一、纮康科技HY11P系列簡介 隨溫度的變化，Thermistor呈現不同阻值，那么它上面的電阻也會變化，這樣就能利用Thermister將溫度這個物理信號轉換成電阻信號，再經由纮康科技的單片機” HY11P32”量測電阻訊號、運算、數字輸出顯示溫度，如圖 1，以最少的組件達成快速反應電子體溫計應用方案。 
單片機簡介
·8 位精簡指令集，共有46個指令 ·2.0V to 3.6V工作電壓范圍，-40~85℃工作溫度范圍. ·內部高精度RC震蕩器，4種 CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達到最佳省電規劃. 運行模式 300uA＠2MHz 待機模式 3uA@28KHz 休眠模式 1uA ·2KWord OTP (One Time Programmable) Type程序內存，128Byte數據存儲器 ·Brownout detector及Watch dog Timer，可防止CPU進入死機模式 ·18bit 全差動輸入ΣΔADC 模擬數字轉換器 內置PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4、1/2、1. …..128倍10種輸入信號放大倍率選擇 內置輸入零點調整，可針對不同應用增加其量測范圍 ·1.0V的內部模擬電路共地電壓源，具有Push-Pull 驅動能力，可提供傳感器驅動電壓 ·LVD 低電壓檢測功能具14段檢測電壓設置與外部輸入電壓檢測功能 ·模擬電壓源VDDA具10mA穩壓電壓源輸出能力 ·4x12 LCD 液晶驅動器 1/4 Duty、1/3 Bias 內建Charge Pump穩壓線路，可提供4種LCD偏壓 ·8-bit Timer A ·Built-in EPROM (BIE)
二、感測組件簡介 熱敏電阻(Thermistor)是對熱敏感的電阻器，主要功能在顯示電阻值隨環境溫度的變化。熱敏電阻分為正溫度系數(Positive Temperature Coefficient，PTC)熱敏電阻和負溫度系數(Negative Temperature Coefficient，NTC)熱敏電阻，其中NTC熱敏電阻靈敏度高、價格低廉，因而應用較為廣泛。 在測量之前先要建表，表中的資料要求能精確反映出Thermistor隨溫度變化阻值的變化情況。例如503ET(NTC熱敏電阻)溫度由32.1° C上升至32.2°C，它的阻值由36.763KΩ下降至36.605KΩ，由于溫度變化非常小，所以這一過程可以當成是線性的。我們將它在人體溫范圍內的阻值建表(在0.1°C溫度變化范圍內，它的阻值變化近似是線性的)，然后利用查表的方式就可以通過測量到的電阻值得到與之對應的溫度。 NTC Thermistor 503ET的數學模式如下： Rth(T)=R25 × exp { B × [ 1/(T+273.13) - 1/(25+273.13) ] } Rth(T)：Thermistor變化電阻值 B：Sensitivity of Thermistor R25：25°C電阻值 三、訊號量測
測量架構如圖4所示，內部模擬電路共地電壓源ACM經 Thermistor(RT1)與100KΩ電阻分壓產生待測信號與參考電壓。SD18進行模擬數字轉換后所得到的ADC值為測到的電阻值，該電阻值經過查表計算可得出與之對應的溫度值。系統設計爭取以最少的組件達成快速測量體溫方案。 503ET熱穩定時間為6秒，SD18 OSR取1024，這樣經過軟件取平均值濾波可以達到每秒輸出20筆數據，所以只需幾秒的時間就可以得到測量到的體溫值。 四、結論 采用HY11P32芯片以簡單的電路構架實現快速測溫的方案主要具有以下特點： ·整體消耗電流低 ·輸出速度快，約可達20筆 /Sec ·電路簡單并具較高測量分辨率 ·解決產線因測溫不準確而返工處理的成本 ·在成本差異不大，得到較佳的測量數據及抗干擾 甲、硬件技術規格 ·數字操作電壓：2.2~3.6V ·模擬操作電壓：2.6~3.6V ·操作消耗電流(測試溫度34.5℃)：404µA ·睡眠消耗電流：0.7µA ·溫度量測范圍：32.1~42.5℃ ·分辨率：0.01℃ ·準確度：0.05℃ ·數據更新率：20Hz 乙、測量精度與資料如表一所示：
五、參考線路
來源：纮康科技 |
網友評論