一般常見的以固定偏壓方式量測電流訊號,相關應用如:一氧化碳(CO)濃度計、血糖計…等,此類應用廣泛,本文僅以血糖計作為量測說明。
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反應成為電流訊號輸出,再經(jīng)由纮康科技的單片機“HY11P13 ” 量測電流訊號、運算、數(shù)字輸出顯示,如圖 1,以最少的組件達成偏壓式電流量測方案。
·單片機簡介
·8位加強型精簡指令集,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,可讓使用者達到最佳省電規(guī)劃
? 運行模式 300uA@2MHz
? 待機模式 3uA@32KHz
休眠模式 1uA
·4KWord OTP (One Time Programmable) Type程序內存,256Byte數(shù)據(jù)存儲器
·Brownout and Watch dog Timer,可防止CPU進入死機模式
·18-bit 全差動輸入ΣΔADC模擬數(shù)字轉換器
內置 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
內置輸入零點調整, 可針對不同應用增加其量測范圍
內置高阻抗輸入緩沖器(32以上輸入倍率不適用)
內置絕對溫度傳感器
·超低輸入噪聲(<1uVpp)運算放大器, 可提供高輸出阻抗小訊號的放大及小電流的電壓轉換
·1.0V低溫飄系數(shù)參考電壓源輸出,具有Push-Pull驅動能力,可提供傳感器驅動電壓
·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液晶驅動器
Static、1/2、1/3、1/4 Duty及1/3 Bias軟件選擇
內建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,項目啟動前,必須先了解試紙的等效電路(如圖 3)、電化學反應時間(圖 4)、電流轉換公式…等。
·等效電路
·電化學反應時間
VR:固定偏壓
Reaction time:試紙反應時間
Measuring time:試紙量測時間
·電流轉換公式
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:調整R2電阻,透過芯片內部放大器(OP)前置網(wǎng)絡開關,使試紙(Strip)有一固定偏壓,即S1對應ACM電壓為VR,并記錄校正VR值。
步驟二:當試紙插入機器,并與血液反應后,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