固定偏压测量电流信号应用设计方案

发布时间:2024-02-10
一般常见的以固定偏压方式量测电流讯号,相关应用如:一氧化碳(co)浓度计、血糖计…等,此类应用广泛,本文仅以血糖计作为量测说明。
一、纮康科技hy11p系列简介
利用测试试纸做为葡萄糖讯号的撷取来源,以固定偏压方式激发试纸与血液的电化学反应成为电流讯号输出,再经由纮康科技的单片机“hy11p13”量测电流讯号、运算、数字输出显示,如图1,以zui少的组件达成偏压式电流量测方案。
·单片机简介
·8位加强型精简指令集,共有66个指令包含硬件乘法指令及查表指令
·2.0vto3.6v工作电压范围,-40℃~85℃工作温度范围.
·外部石英震荡器及内部高精度rc震荡器,6种cpu工作频率切换选择,可让使用者达到*省电规划
?运行模式300ua@2mhz
?待机模式3ua@32khz
休眠模式1ua
·4kwordotp(onetimeprogrammable)type程序内存,256byte数据存储器
·brownoutandwatchdogtimer,可防止cpu进入死机模式
·18-bit全差动输入σδadc模拟数字转换器
内置pga(programmablegainamplifier)及可有1/4,1/2,1.…..128倍10种输入信号放大倍率选择
内置输入零点调整,可针对不同应用增加其量测范围
内置高阻抗输入缓冲器(32以上输入倍率不适用)
内置温度传感器
·超低输入噪声(<1uvpp)运算放大器,可提供高输出阻抗小讯号的放大及小电流的电压转换
·1.0v低温飘系数参考电压源输出,具有push-pull驱动能力,可提供传感器驱动电压
·10ma低压差稳压电源输出,可有4种不同输出电压选择
·4x20lcd液晶驱动器
static、1/2、1/3、1/4duty及1/3bias软件选择
内建chargepump稳压线路,提供4种lcd偏压
·8-bittimera
·16-bittimerb模块具capture/compare功能
·16-bittimerc模块具pwm/pfd波形产生功能
·串行通讯spi模块
二、*简介
由于各家试纸组成成分不同,本文以等效电路作为探讨的方向,项目启动前,必须先了解试纸的等效电路(如图3)、电化学反应时间(图4)、电流转换公式…等。
·等效电路
·电化学反应时间
vr:固定偏压
reactiontime:试纸反应时间
measuringtime:试纸量测时间
·电流转换公式
范例:
i:电流(μa)
f(code):不同试纸会有不同的参数
t(t):温度系数
三、讯号量测
步骤一:调整r2电阻,透过芯片内部放大器(op)前置网络开关,使试纸(strip)有一固定偏压,即s1对应acm电压为vr,并记录校正vr值。
步骤二:当试纸插入机器,并与血液反应后,试纸阻抗会随着血糖浓度变化,op会回授电流,让s1保持一固定偏压。
步骤三:量测r3电阻的电压,透过模拟网络输入至σδad量测,并透过cpu算出电流,代入公式换算为血糖值。
四、参考线路
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