【应用】药品冷链运输采集节点实时监测温湿度数据设计优选器件

时间： 2019-07-16 来源：世强作者：梧桐叶

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以前我们经常听到某某地方的疫苗出了问题，其中一个主要原因是疫苗在运输过程中没有做到很好的冷藏从而造成疫苗变质。在冷藏、冷冻疫苗运输途中，实时监测并记录冷藏车、保温箱内的温度和湿度数据是至关重要的。

下图是低温运输车内监控设计的原理框架。在一个低温运输车内需要布置2-3个采集点，测量采集点附近的环境温度和湿度，然后把采集点的数据传输给汇集节点，汇集节点把车内采集到的数据通过GPS传输给云端，进而监控整个运输过程中车内的温湿度情况，保证疫苗的运输环境安全无异常。

图1：低温运输车内监控设计的原理框架

此应用设计是干电池供电，所以在应用设计中要选用低功耗的电子器件是非常重要的，在此应用中我们选用SILICON LABS的32位CotexM0+的MCU EFM32HG210F64-QFN32，Silicon Labs的无线芯片Si4438和Silicon Labs的温湿度采集芯片Si7021，构成了完美的组合。

首先EFM32HG210F64-QFN32的64K Flash空间满足了空前的需求而且还有余量能满足后面系统的升级。EFM32HG210F64-QFN32内集成了业内最低功耗的USB，方便用户通过USB口读取数据和程序升级。运行模式下功率消耗低至114µA/MHz，有效延长了电池寿命并提升性能。32PIN的引脚数量可以满足采集，无线传输，LCD显示和交互按键的应用。

对于传感器采用Silicon Labs的温湿度传感器SI7021，湿度是±3%的精度（0~80%RH），温度是±0.4%的精度（-10~85℃），此高精度，高性价比的传感器能满足冷链运输的采集，实时采集节点附近的环境温度和湿度，监控是否在正常的范围内；如果采集到的值接近临界值，则会通知汇集节点，汇集节点的主控会启动制冷装置，保证车厢内的温度和湿度。SI7021的工作电流只有150µA，待机电流低到60nA，适合电池供电的设计需求，而且通用的IIC接口方便开发设计。有完整的参考代码，降低开发难度。

低功耗的无线SI4438完成采集数据的传输工作，及时把采集到的温湿度发送出去，主节点和云端能很好的监测每个采集节点附件的温度和湿度情况。SI4438工作频段是425MHz到525MHz，发射功率可调单芯片高达20dBm，在冷藏车内可以根据实际情况降低发射功率来降低功耗。-124dBm的高接收灵敏度能实现更好的接收效果，此芯片功耗低，接收电流只有14mA，广泛应用在电池供电的设备上。

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