【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

时间： 2019-07-16 来源：世强作者：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或蓝牙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的压力传感器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/DC、LDO 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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