“هل يمكن استخدام ADC 12 بت المدمج في MCU مباشرة في محلول ترمومتر الجبهة؟ الإجابة: نعم ، ويمكن أن تلبي تمامًا المعايير الوطنية ذات الصلة لمقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء. أثناء الوباء ، بالإضافة إلى الأقنعة ، أصبحت موازين حرارة الجبهة لقياس درجة الحرارة بسرعة شائعة ، وتستمر حلول ترمومتر الجبهة الممتازة في الظهور.
“
هل يمكن استخدام ADC 12 بت المدمج في MCU مباشرة في محلول ترمومتر الجبهة؟ الإجابة: نعم ، ويمكن أن تلبي تمامًا المعايير الوطنية ذات الصلة لمقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء. أثناء الوباء ، بالإضافة إلى الأقنعة ، أصبحت موازين حرارة الجبهة لقياس درجة الحرارة بسرعة شائعة ، وتستمر حلول ترمومتر الجبهة الممتازة في الظهور.
نرى أن الحلول السائدة الحالية
الحل الأساسي 1: SAR ADC 12 بت + أمبير خارجي منخفض الإزاحة ، مصدر مرجعي خارجي لانجراف درجة الحرارة المنخفضة.
الحل الأساسي 2: 16/24-bit Sigma-delta ADC + المدمج في PGA ، مصدر مرجعي مدمج.
من بينها ، تم إنتاج محلول Sigma-delta ADC 16/24 بت بكميات كبيرة قبل الوباء. بعد اندلاع المرض ، ارتفعت أسعاره بشكل كبير بسبب عدم كفاية الطاقة الإنتاجية. بدأ المهندسون في الانتباه إلى حل ممتاز آخر تم إنتاجه بكميات كبيرة أيضًا قبل الوباء – MCU المدمج في ADC 12 بت مع أمبير خارجي منخفض الإزاحة. نظرًا لأن هذا الحل يعتمد بالكامل على مكونات للأغراض العامة ، فإن المعروض في السوق كافٍ والسعر قريب من الناس. كيف تختار بين هذين الخيارين؟ هل من الضروري اختيار 16/24 بت ADC؟
المهندس أ: 16/24 بت بالتأكيد أفضل من 12 بت.
المهندس ب: يمكن أن تلبي 12 بت الطلب أيضًا.
اليوم ، سيقوم المؤلف أيضًا بإجراء بعض التحليلات الفنية حول هذا الموضوع الساخن للرجوع إليها.
1. دقة القياس
معظم مستشعرات درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء التقليدية هي الهيكل الأساسي لـ NTC + thermopile. مقاومة خرج هذا المستشعر كبيرة ، والسعة صغيرة ، ولا يمكن قياس مستوى μV مباشرة بواسطة ADC. عادة ما يكون من الضروري إضافة op amp لتضخيم الإشارة ثم إرسالها إلى ADC للتحويل.
قام المؤلف بتحليل حوالي 10 مستشعرات حرارة تعمل بالأشعة تحت الحمراء. عندما تتغير درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية ، يكون تغيير خرج المستشعر حوالي 70 ~ 140 ميكرو فولت.بعد تضخيم الدائرة بمقدار 220 مرة ، يكون التغيير لكل درجة مئوية هو 15.4-30.8 مللي فولت.
يمكن أن تصل البتات الفعالة لوحدات ADC المدمجة ذات 12 بت في وحدات MCU للأغراض العامة إلى 10.5 بت. وعندما يكون الجهد المرجعي 2.048 فولت ، تكون الدقة 0.5 مللي فولت ، وتكون الدقة الفعالة حوالي 1.41 مللي فولت ، ودرجة الحرارة التي يمكن أن تكون تم حلها بشكل فعال هو 0.046-0.092 درجة مئوية. (يرجى الرجوع إلى نهاية المقال لمعرفة طريقة الحساب المحددة.) إنها تلبي متطلبات دقة قياس ± 0.2 ℃ المحددة في المعيار الوطني “GB-T 21417.1-2008 ميزان حرارة طبي بالأشعة تحت الحمراء”.
2. نطاق القياس
من خلال المزيد من الحسابات من البيانات المذكورة أعلاه ، عندما يكون الجهد المرجعي 2.048 فولت ، يكون نطاق الجهد القابل للتحويل 0 ~ 2.048 فولت ، بما يتوافق مع نطاق إشارة الخرج للدالة الحرارية من 0 إلى 9.31 ميللي فولت. بعد التحويل ، يمكن قياس نطاق درجة الحرارة الأدنى 66 درجة مئوية ومدى أقصى 132 درجة مئوية. إذا تم تعيين 37 درجة مئوية كنقطة منتصف النطاق ، فإن نطاق درجة الحرارة القابلة للقياس يكون على الأقل 3 ~ 70 درجة مئوية والحد الأقصى عند -30 ~ 103 درجة مئوية. إنه يلبي متطلبات نطاق القياس من 35 ℃ ~ 42 المحدد في المعيار الوطني “GB-T 21417.1-2008 ميزان الحرارة الطبي بالأشعة تحت الحمراء”.
3. ملخص
وخلاصة القول ، إن وحدة التحكم الرقمي (ADC) المكونة من 12 بت والمبنية في وحدة MCU للأغراض العامة تفي بالمعايير الوطنية لمقاييس حرارة الجبهة من حيث دقة القياس ونطاق القياس.
الملحق: صيغة حساب الجهد للقرار الفعال