快速反應電子體溫計應用方案

時間：2015-05-21 11:09:54

關鍵字：智能硬件電子體溫計

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[導讀] 傳統(tǒng)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(huán)保，甚至對人體產(chǎn)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

傳統(tǒng)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(huán)保，甚至對人體產(chǎn)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(jù)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(xiàn)溫度量測。本文將說明如何使用纮康科技HY11P32芯片實現(xiàn)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(xiàn)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(jīng)由纮康科技的單片機” HY11P32”量測電阻訊號、運算、數(shù)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(nèi)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(guī)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(nèi)存，128Byte數(shù)據(jù)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(shù)字轉換器

內(nèi)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(nèi)置輸入零點調(diào)整，可針對不同應用增加其量測范圍

1.0V的內(nèi)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(wěn)壓電壓源輸出能力

4x12 LCD 液晶驅動器

1/4 Duty、1/3 Bias

內(nèi)建Charge Pump穩(wěn)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(huán)境溫度的變化。熱敏電阻分為正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient，PTC)熱敏電阻和負溫度系數(shù)(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(nèi)的阻值建表(在0.1°C溫度變化范圍內(nèi)，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(shù)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(nèi)部模擬電路共地電壓源ACM經(jīng)Thermistor(RT1)與100KΩ電阻分壓產(chǎn)生待測信號與參考電壓。SD18進行模擬數(shù)字轉換后所得到的ADC值為測到的電阻值，該電阻值經(jīng)過查表計算可得出與之對應的溫度值。系統(tǒng)設計爭取以最少的組件達成快速測量體溫方案。

503ET熱穩(wěn)定時間為6秒，SD18 OSR取1024，這樣經(jīng)過軟件取平均值濾波可以達到每秒輸出20筆數(shù)據(jù)，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(xiàn)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(chǎn)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(shù)據(jù)及抗干擾

甲、硬件技術規(guī)格

·數(shù)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