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《PLC&FA》2013年02月
基于线性光隔的医用测温电路
Medical Temperature Measurement Based on Linear opto-couple
广东工业大学自动化学院李纯菊杜玉晓杨其宇
Li Chunju Du Yuxiao Yang Qiyu
摘要:针对医用测温仪器使用简便性、高精度、低成本的设备要求,本文设计了ー个以热
敏电阻为输入,通过HCNR201线性光隔实现线性隔离,采用STM32内部集成AD采集数据,数
据通过RS232传送上位机观察的医用测温电路。
关键词:HCNR201
温度测量
医用
Abstract: Aiming at the the medical temperature measurement instrument with the
requirements of easy to use, high precision and low cost that the paper designs a medical
temperature measure circuit with the thermistor as the input, and the HCNR201 linear
opto-couple for linear isolating, the ARM of STM32 for acquiring data through RS232
communicaton which transfer data from ARM to PC for observing. The circuit can realize
temperature reference, calibration and measurement
Key words: HCNR201 Temperature measurement Medical
【中图分类号】TN376
【文献标志码】B
文章编号1606-5123(2013)02-0055-03
1引言
设计采用的是热敏电阻传感器,过放大器得到0-3V的电压提供给12
传统体温计只能用于测量腋下和利用热敏电阻负温度増长系数特征,位A/D进行模数转换,可测量的温
口腔温度。根据热敏电阻的特性叶?,将电阻的变化值转变为电压值,最度在25℃~45℃,精度可达到0.01℃。
设计了一个基于热敏电阻传感器测量终通过A/D转换成温度值。针对医
表皮周围温度的测温电路。本文关于用临床温度计对稳定性的强烈要求,2总体框架
医用测温电路的研究适用于集成在本文采用HCNR201线性隔离光耦进
本文的总体框架构成如图1所
各种监护仪器上结合各种温度传感行非线性补偿,他将普通光隔的单收示,利用热敏电阻的负温度增长系数
器使用,可以使用体表温度探头用模式稍加改变,增加一个用于反馈的特征,本文将电阻变化转变为电压微
于测量表皮周围皮肤温度,使用体光接收电路用于反馈,这样,虽然光弱的变化,利用高输入阻抗,低漂移
腔温度探头测量鼻咽、食道、直肠、接收电路都是非线性的,但两个光的运算放大器AD705来提取电压值,
鼓膜等温度,另外,在对血液进行加接受电路的非线性特性都是一样的,在经过AD76调整放大倍数来获得
热和透析的场合,也可以采用适宜封这就可以通过反馈通路的非线性来一个幅值较大的,干扰较小的输出电
装形式的医用温度传感器对血液温抵消直流通路的非线性,从而实现线压,考虑到电路恒压源和外部输入的
度进行检测。
性隔离的目的,然后将线性电压通非线性信号仍然可以对输出到stm32
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与自动化仅表 DCS And Automation Instrumentation
数字信号的影响,本文线性的线性隔离电路采用 Agilent
流入HCNR201第六脚二极管的电流IP2与放大器
公司HCNR201模拟光隔,并达到了良好的稳定性。
U2A和电阻R12,RI1,R14组成一个放大电路,转变电
流为电压
NTC
温度电压信号
线性
放大
stn32控
器05V电制器
Vout=IP2 X(RI2RII+RI4
探头
器
隔离
A D)
从而得到
Vout/Vin=K3 X(R12+RI1+R14)/RI
(4)
图1基于HCNR201电路的设计及仿真
K3约为1,RI1,R12,RI3三个电阻之和等于R1
2.1HCNR201的特征
通过 multisim仿真?就可以得到一个如图4所示输入
低非线性:0.01%;K3(IP2AP1)传输增益:+-5%;低和输出相等的线性输出波形
温度漂移:-65ppm/"C
2.3热敏电阻信号提取及放大
内部结构图如
热敏电阻温度探头将采集到随温度变化而变化的阻值,
图2所示,进入
如图5所示输入的信号经RLC无源滤波器,电阻和电容
光耦的电流转变成2
组成的RC低通得到一个相对干净的输入电压信号,利用
ALGAAS LED的光
AD705的高阻抗和低漂移性,将输入输出两路信号差分输
能,发射到两个相
入到AD706放大器,经过AD706对放大倍数的调整,输
同的光电二极管
e Oscilloscope-xsc1
XX
上,线性稳定的光
東可以成线性比CNR201
例关系传递过去,
图2HCNR201内部结构图
非线性光束经过两
个管为相同的非线性,通过与直流通路的反馈相互抵消了,
从而得到了一个线性的与输入成比例关系的电流。
2.2基于HCNR201光隔的线性电路的设计
如图3所示,流入HCNR21第三脚二极管的电流
IP1只与输入电压Vin和电阻R1有关
5m419m
Vin=IPI XRI
-T15000m4319m
5955mN
save Ert Trager
C
根据HCNR中LED的特性,LED中的电流是线rHaー
性转換成光信号的射到两个光电二极管,射入两个二极
x postion 0
Y cos tio
F???E. CAC o c-」? y sra EIA?
管的电流必定是稳定的,成比例关系的
K3=Ipd1/lpd
(2
图4线性隔离的输入和输出波形
VCC
XSC1
c1
VDD
XFG1
u
?
品
5V
v
中中
100nF
2KQ
GND
U1A
GND
Q1
VDDAD7D6AR
100nF
U2A
R1
v一
47.5k
GND C6
MEE)6AR
2SA1213
VEE
VSS
100nF
100?
R14
?
47PF
50%
v
A一
ーv
HCNR201
39k1
w
图3基于HCNR201的线性隔离电路
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