一般常見的以固定偏壓方式量測(cè)電流訊號(hào),相關(guān)應(yīng)用如:一氧化碳(CO)濃度計(jì),、血糖計(jì)…等,,此類應(yīng)用廣泛,本文僅以血糖計(jì)作為量測(cè)說明,。
一,、纮康科技HY11P系列簡(jiǎn)介
利用測(cè)試試紙做為葡萄糖訊號(hào)的擷取來源,,以固定偏壓方式激發(fā)試紙與血液的電化學(xué)反應(yīng)成為電流訊號(hào)輸出,再經(jīng)由纮康科技的單片機(jī)“HY11P13 ” 量測(cè)電流訊號(hào),、運(yùn)算,、數(shù)字輸出顯示,如圖 1,,以最少的組件達(dá)成偏壓式電流量測(cè)方案,。
·單片機(jī)簡(jiǎn)介
·8位加強(qiáng)型精簡(jiǎn)指令集,共有66個(gè)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(nèi)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(dá)到最佳省電規(guī)劃
? 運(yùn)行模式 300uA@2MHz
? 待機(jī)模式 3uA@32KHz
休眠模式 1uA
·4KWord OTP (One Time Programmable) Type程序內(nèi)存,256Byte數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
·Brownout and Watch dog Timer,,可防止CPU進(jìn)入死機(jī)模式
·18-bit 全差動(dòng)輸入ΣΔADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
內(nèi)置 PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4 ,1/2, 1. …..128倍10種輸入信號(hào)放大倍率選擇
內(nèi)置輸入零點(diǎn)調(diào)整, 可針對(duì)不同應(yīng)用增加其量測(cè)范圍
內(nèi)置高阻抗輸入緩沖器(32以上輸入倍率不適用)
內(nèi)置絕對(duì)溫度傳感器
·超低輸入噪聲(<1uVpp)運(yùn)算放大器, 可提供高輸出阻抗小訊號(hào)的放大及小電流的電壓轉(zhuǎn)換
·1.0V低溫飄系數(shù)參考電壓源輸出,,具有Push-Pull驅(qū)動(dòng)能力,可提供傳感器驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器
Static,、1/2、1/3,、1/4 Duty及1/3 Bias軟件選擇
內(nèi)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(jiǎn)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(xiàng)目啟動(dòng)前,必須先了解試紙的等效電路(如圖 3),、電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間(圖 4),、電流轉(zhuǎn)換公式…等。
·等效電路
·電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間
VR:固定偏壓
Reaction time:試紙反應(yīng)時(shí)間
Measuring time:試紙量測(cè)時(shí)間
·電流轉(zhuǎn)換公式
范例:
I:電流(μA)
F(code):不同試紙會(huì)有不同的參數(shù)
T(t):溫度系數(shù)
三,、訊號(hào)量測(cè)
步驟一:調(diào)整R2電阻,,透過芯片內(nèi)部放大器(OP)前置網(wǎng)絡(luò)開關(guān),使試紙(Strip)有一固定偏壓,,即S1對(duì)應(yīng)ACM電壓為VR,,并記錄校正VR值。
步驟二:當(dāng)試紙插入機(jī)器,,并與血液反應(yīng)后,,試紙阻抗會(huì)隨著血糖濃度變化,OP會(huì)回授電流,,讓S1保持一固定偏壓,。
步驟三:量測(cè)R3電阻的電壓,透過模擬網(wǎng)絡(luò)輸入至ΣΔAD量測(cè),,并透過CPU算出電流,,代入公式換算為血糖值,。
四、參考線路