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提到體溫計,大家最容易想到的是水銀體溫計,但是伽利略發明的水銀體溫計根據《水俁公約》條款,締約國到2020年將禁止生產溫度計,中國作為締約國成員,為了環保與健康也已經逐步停產了。水銀體溫計即將退出歷史舞臺,也有它必然的原因,水銀體溫計中的汞對人體危害非常大,并且汞對水、土壤的污染是永久的。隨著電子技術的發展,科技公司研發出了腋下體溫計、額溫槍等電子體溫計,電子體溫計有著先天的優勢,溫度分辨率高,測溫快,環保無毒性,價格親民等特點。但現在大多數電子體溫計不能持續監控體溫,特別是小朋友夜間發燒,父母總是熬夜幫小朋友測體溫,藍牙智能體溫計,通過與app連接,可以實時觀察體溫變化,并且可以設置高溫報警,解決了這個另大多數父母頭疼的問題。
下面我們就了解下藍牙智能體溫計的原理以及方案構成。
一、藍牙測體溫計測溫組成
藍牙體溫計的組成主要為:藍牙IC+ADC+NTC溫度傳感器+電池。
1、關于藍牙IC的選擇:一般藍牙體溫計都要求尺寸比較小,以方便進行佩戴測量,博通BK3431Q 支持藍牙Bluetooth 4.2協議,低功耗,32-pin QFN 4x4封裝,可以滿足小型化藍牙體溫計需求。
圖一BK3431Q
2、ADC一般選取位數至少為12bit的。
3、NTC溫度傳感器,選擇體溫專用 30k /37℃ 的傳感器。
4、電池,一般情況下小型化的產品選擇CR2032/CR2025這兩種型號的紐扣電池。當然也有充電方案的就相應的選擇充電的電池。
二、藍牙測體溫計測溫原理
圖二 工作原理
1、NTC溫度傳感器隨著溫度的升高阻值變低,隨著溫度的降低阻值變高。
一般傳感器廠商會提供一份溫度與阻值對應的R-T表,拿到數據后經過圖形化會看到傳感器的線性情況。
圖三 R-T表(縱軸為阻值,橫軸為溫度)
2、ADC處理通常是將溫度傳感器阻值變化引起的電壓變化,轉化為數字信息,并根據測溫電路進行數據轉換、濾波等數學運算處理 后就可以得到準確的溫度數據。
3、藍牙處理,主要是接收ADC處理的結果,并將結果發送給手機app。藍牙與ADC之間通過IIC或是UART進行數據通信。
4、手機app顯示溫度結果,通常app設計都非常人性化比如:高溫報警,歷史溫度數據查看,并輔助給出一些有用的健康小常識。
5、云端數據管理,通常是進行用戶管理,數據管理等。
三、ADC處理電路
圖四ADC處理電路
NTC兩端的電壓隨著阻值的變化而變化,經差分ADC為處理后轉換為數字信號,因為AVDDR電壓值固定,兩顆分壓電阻固定,可以比較容易的反推出NTC的阻值,在根據阻值查表即可得到相應的溫度值。
通常會對取到的數字信號進行數字濾波處理。
四、藍牙體溫計的指標
1、低功耗,一般情況下,一顆紐扣電池可以連續工作半年以上。
2、如下為GB-T21416對電子溫度計的要求,就目前市場上的方案來看指標一般是超過國標要求的
圖五 國標電子溫度計指標要求
五、藍牙體溫計存在的問題
1、測溫慢問題,因為藍牙體溫計中的NTC溫度傳感器通常是膠粘在金屬器件上,這樣就會導致溫度傳感器感溫慢的問題,但也有的廠家通過預測方法縮短測溫時間,來提高用戶體驗。
2、 生產檢測問題,一般電子體溫計在生產時會通過水槽或是其他恒溫環境進行溫度測試。但是藍牙體溫計因為存在升溫慢的問題,在生產測試時通常要將感溫部位,長時間侵在水中,這對體溫計的防水性也提出了要求,這無形中會增加不少生產成本。
3、檢測部位問題,放在腋下藍牙信號受身體屏蔽的影響,信號衰減非常大,通常在腋下測試時建議不要將手機離得太遠。一般建議用戶放的位置為胸口或是腹股溝,并且要將藍牙體溫計粘貼牢固,避免因接觸不好帶來的檢測誤差。
圖六 建議檢測位置