固定偏壓量測電流應(yīng)用設(shè)計(jì)方案
一般常見的以固定偏壓方式量測電流訊號，相關(guān)應(yīng)用如：一氧化碳(CO)濃度計(jì)、血糖計(jì)…等，此類應(yīng)用廣泛，本文僅以血糖計(jì)作為量測說明。
一、纮康科技HY11P系列簡介
利用測試試紙做為葡萄糖訊號的擷取來源，以固定偏壓方式激發(fā)試紙與血液的電化學(xué)反應(yīng)成為電流訊號輸出，再經(jīng)由纮康科技的單片機(jī)“HY11P13 ” 量測電流訊號、運(yùn)算、數(shù)字輸出顯示，如圖 1，以最少的組件達(dá)成偏壓式電流量測方案。
·單片機(jī)簡介
·8位加強(qiáng)型精簡指令集,共有66個指令包含硬件乘法指令及查表指令
·2.0V to 3.6V工作電壓范圍，-40℃~85℃工作溫度范圍.
·外部石英震蕩器及內(nèi)部高精度RC震蕩器，6種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達(dá)到最佳省電規(guī)劃
運(yùn)行模式 300uA＠2MHz
待機(jī)模式 3uA@32KHz
休眠模式 1uA
·4KWord OTP (One Time Programmable) Type程序內(nèi)存，256Byte數(shù)據(jù)存儲器
·Brownout and Watch dog Timer，可防止CPU進(jìn)入死機(jī)模式
·18-bit 全差動輸入ΣΔADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)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(diǎn)調(diào)整, 可針對不同應(yīng)用增加其量測范圍
內(nèi)置高阻抗輸入緩沖器(32以上輸入倍率不適用)
內(nèi)置絕對溫度傳感器
·超低輸入噪聲(<1uVpp)運(yùn)算放大器, 可提供高輸出阻抗小訊號的放大及小電流的電壓轉(zhuǎn)換
·1.0V低溫飄系數(shù)參考電壓源輸出，具有Push-Pull驅(qū)動能力，可提供傳感器驅(qū)動電壓
·10mA低壓差穩(wěn)壓電源輸出，可有4種不同輸出電壓選擇
·4x20 LCD液晶驅(qū)動器
Static、1/2、1/3、1/4 Duty及1/3 Bias軟件選擇
內(nèi)建Charge Pump穩(wěn)壓線路，提供4種LCD偏壓
·8-bit Timer A
·16-bit Timer B模塊具Capture/Compare 功能
·16-bit Timer C 模塊具PWM/PFD波形產(chǎn)生功能
·串行通訊SPI模塊
二、血糖試紙簡介
由于各家試紙組成成分不同，本文以等效電路作為探討的方向，項(xiàng)目啟動前，必須先了解試紙的等效電路(如圖 3)、電化學(xué)反應(yīng)時間(圖 4)、電流轉(zhuǎn)換公式…等。
·等效電路
·電化學(xué)反應(yīng)時間
VR：固定偏壓
Reaction time：試紙反應(yīng)時間
Measuring time：試紙量測時間
·電流轉(zhuǎn)換公式
范例：
I：電流(μA)
F(code)：不同試紙會有不同的參數(shù)
T(t)：溫度系數(shù)
三、訊號量測
步驟一：調(diào)整R2電阻，透過芯片內(nèi)部放大器(OP)前置網(wǎng)絡(luò)開關(guān)，使試紙(Strip)有一固定偏壓，即S1對應(yīng)ACM電壓為VR，并記錄校正VR值。
步驟二：當(dāng)試紙插入機(jī)器，并與血液反應(yīng)后，試紙阻抗會隨著血糖濃度變化，OP會回授電流，讓S1保持一固定偏壓。
步驟三：量測R3電阻的電壓，透過模擬網(wǎng)絡(luò)輸入至ΣΔAD量測，并透過CPU算出電流，代入公式換算為血糖值。
四、參考線路
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廠商專欄
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