【应用】精度达±1%的数字输出压力传感器在电子血压计中的应用

2019-07-16 世强 在路上
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【摘要】在血压计的压力检测中,数字输出压力传感器SM3041内部集成了压力敏感元件、模拟信号调理电路、高达14位分辨率的ADC,用户可直接通过MCU的I2C接口对SM3041进行配置;在-5到~65℃温度范围内做了温度补偿,精度可达±1%;最大工作电流只有2mA;采用SOIC16封装,PCB面积小。


电子血压计是利用现代电子技术,采用血压间接测量原理进行血压测量的医疗仪器。由于具有无创伤、测量精度高、使用简单、便于携带等优点,现已经成为家庭自测血压的主要工具,并越来越多地被用于医院等医疗机构。其主要由人机接口,低功耗MCU蓝牙SOC,压力检测传感器,气泵电机及阀门驱动,电源及电池管理,数据传输等部分组成。下图1是电子血压计的系统框图。


 

图1:电子血压计系统框图


针对电子血压计的压力检测,以往多采用分离的压力电桥传感器将压力信号转化为电阻电压信号,并且还需要加上复杂的信号调理电路将其放大后再进行模数转换,这种实现方式存在设计难度大、成本高、PCB体积大等问题。对此,本文推荐SMI压力传感器SM3041。


高精度、低功耗的数字输出的中压压力传感器

SM3041是一款数字I2C输出的MEMS压力传感器,有单端和差分两种,其正常测量压力范围分别为0kPa~34kPa(0~5PSI)和-34kPa~34kPa(-5PSI~5PSI),过载耐压和破坏压力分别是正常测量压力的3倍和5倍。其内部集成了压力敏感元件、模拟信号调理电路、高达14位分辨率的ADC,用户可直接通过MCU的I2C接口对SM3041进行配置(I2C的时钟频率可从100K到400KHZ),下图2是SM3041的应用电路图。

 

图2:SM3041压力传感器应用电路图


SM3041压力传感器从检测压力信号,到输出压力数据,仅需要2ms的转换时间,这使得MCU有更多的时间去实现算法运算,提高了血压计的实时性。SM3041在-5~65℃温度范围内做了温度补偿,精度可达±1%,保证了整个系统的测量准确性。


SM3041正常工作电压范围为3V~3.6V,典型值为3.3V最大工作电流也只有2mA,这对于采用电池供电、需要低功耗的血压计来说是非常不错的。采用SOIC16封装,占有的PCB面积也不算大,两个气嘴在芯片的正上方,可方便地连接到气管上,使用起来也比较简单。

 

图3:SM3041的封装尺寸及实物图


在电子血压计的应用上,除SMI压力传感器SM3041外,世强还能提供其他绝大多数的器件,比如Renesas的RL78系列低功耗MCU,Silicon Labs的EFM8/EFM32、蓝牙SOC、独立的蓝牙模块,EPSON的晶体RTC、LCD驱动,Ricoh的DC/DCLDO RX5RL/RP110、电池充电管理及保护器件,以及Silicon Labs、SGMICRO和新电元的隔离、驱动及功率器件,力特的保护器件等。

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