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英飞凌推出防水防止灰尘压力传感器DPS368,可同时度量气压与温度
发布时间:2020-01-20 18:43
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总部位于德国纽必堡的英飞凌科技股份公司,为现代社会的三大科技挑战领域—高能效、移动性和安全性提供半导体和系统解决方案。2011财年,公司实现销售额40亿欧元,在全球拥有约26,000名雇员。英飞凌公司目前在法兰克福股票交易所和美国柜台交易市场International Premier挂牌上市。

• 电源电压:VDDIO:1.2–3.6V,VDD:1.7–3.6V

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供货情况

• 无人机(例如维持飞行稳定性和高度控制)

图5. 跟据存储的校准系数计算温差的修正值

图:超小型气压传感器DPS368

• 运行范围:压力:300–1200 hPa。温度:-40~+85°C

为了满足系统功能要求,Maxim开发出多种产品,从基于低功耗微处理器的数据采集器到有效延长电池寿命的低功耗电源管理电路。为了简化系统设计、减少器件数量、降低系统功耗,Maxim推出了高度集成的混合信号微处理器,以及智能化更高的电池和电源管理芯片。提高测量精度便携式医疗设备需要频繁测量温度,以便修正传感器的温度特性。温度测量器件有多种选择,例如:热敏电阻、PN结、提供线性输出的集成电路等。器件的选择取决于尺寸、成本、功耗以及精度等多项指标。提高传感器的精度是改善便携式医疗产品设计的关键。以血糖仪的检验系统为例,该系统利用电化学反应检测病人的血糖度,测试精度对温度的变化非常敏感。因此,需要对环境温度进行测量以修正室温测量参数。另外,还需要避免仪器工作在超出精度范围限制的温度之外,这一点对于便携产品尤其重要,因为这些产品常常工作在炎热或寒冷的室外环境。图1所示通用系统框图同样适合血糖仪测量,传感器端口用于连接血糖电化学反应测试条,温度传感器用于测量环境温度,该传感器可以采用外部器件,也可以使用芯片内部的传感器,或者对两者的温度都进行测量。降低系统成本单芯片温度传感器是低成本应用的理想选择。为了降低系统成本,可以利用芯片的内部温度传感器进行校准,补偿血糖传感器所处位置的外部温度。系统可利用测量值修正传感器温度,提供精确读数。温度读数对应于二极管的实际结温,对于连续监测温度变化的系统,可以直接使用温度读数。对于需要获得封装外部温度的应用,需要对读数进行调整才能得到更准确的数值。校准的关键因素在于,保证温度传感器测量的是葡萄糖测试反应发生处的温度,即葡萄糖测试条所处位置。测试设备应该考虑到任何影响产品精度的温度偏差。MAX1359数据采集系统MAX1359是16位数据采集系统,采用节省空间的40引脚TQFN封装,3.3V供电时仅消耗1.7mA的电流,用于实现模拟接口、信号采集和数据转换功能,非常适合于便携式医疗设备应用。MAX1359数据采集系统可实现图1中黄色标记的功能模块。MAX1359数据采集系统内部的二极管结可用于校准数据采集子系统,利用二极管的I-V特性测量温度,为了提高测量精度,将校准系数存储在数据采集系统内部,修正读数误差,以获得最高精度。校准系数可以存储在芯片内部,也可以存储在主处理器的非易失存储器中,上电时装载到芯片内。MAX1359的内部温度检测器可以测量内部二极管结的温度,也可以测量外部温度传感器的温度,存储在芯片内部的两个常数(GS、OS)用于修正内部结温变化以及其他电路偏离理想状态时所产生的误差。

得益于其可靠的封装,DPS368可在50米深的水下保持一小时,并保护传感元件免受灰尘和湿气的影响,这也使得电路板在装配线上的处理变得更加便利。8引脚LGA封装只有2.0 x 2.5 x 1.1 mm3大小,与其他防水传感器相比,节省了80%的空间。

• 智能手表、可穿戴设备和智能手机(例如,海拔高度、健身跟踪、步行计数和跌倒检测等)

MAX1359测量的是内部结温(图2),图3给出了一个常见的与结温Tj相关的模型,图3中TA为环境温度、Tc为管壳温度。该模型中,将温度特性转换成等效电路(注:工厂可以将芯片置于恒温油槽,将TA和Tc强制在相同温度对芯片进行校准)。一旦芯片安装在电路板上(图4),MAX1359的Tj将取决于以下因素:* PCB温度* PCB周围的环境温度* PCB封装的导热性* MAX1359的功耗* PCB的耗散功率* 产品工作的环境温度 * 产品与周围环境的隔热层

文章来源:产业在线ChinaIOL

• IPx8防水等级标准:目前可承受50米深的水下维持1小时

上述因素直接影响MAX1359内部温度Tj与MAX359外部测量点温度的差异,这意味着利用器件测量的Tj只是实际温度Text的估算值Test,值得庆幸的是,可以通过一些测试手段缩小Tj与Text之间的误差。可以利用一个简单流程修正产品规格的偏差,图5所示的工作表给出了修正流程。修正系数(GS、OS)储存在MAX1359内部(TEMP_CAL寄存器),可通过SPI总线从芯片内部读取这些数值。利用下式计算修正后的数据:Testimate (℃) = Tmeas (℃) x Gs + Os (℃)利用修正系数将测量值Tj转换为实际温度的估算值,测量产品的温差需要两个参数:MAX1359估算的温度值(见图5中的C)和产品外部的实际温度(见图5中的A)。实际温度由高精度传感器、测试仪表得到。根据A和C可以计算出D值,产品的温差(通常在0℃~+6℃之间)。

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DPS368气压传感器采用电容式气压传感器技术,即使温度发生变化,也能保证高精度测量。内置信号处理器将气压和温度传感器元件的输出转换为24位结果。每个单元都进行单独校准,在此过程中统计的校准系数将存储在校准寄存器中。借助寄存器内储存的校准系数,相关应用可将测量结果转化为高精度的气压和温度值。

图3. IC内部二极管结温和环境温度模型

在采样率为1 Hz的气压测量时,XENSIV DPS368传感器的平均功耗仅为1.7 μA,在待机模式下,甚至能降至0.5 μA。该传感器可在300 至1200 hPa的气压和 -40°C 至 +85 °C的温度下工作,温度精度达到±0.5 °C。传感器测量数据和校准系数可通过串行I²C或SPI 接口获取。

• 绝对精度:±1hpa

图4. 安装在电路板上的MAX1359的温度模型

XENSIV DPS368气压和温度传感器现已支持订购。

• 压力温度灵敏度:0.5Pa/K

图1. 通用便携式医疗设备原理框图。图中黄色区域可由MAX1359单芯片数据采集子系统实现

英飞凌气压传感器采用电容式气压传感器技术,即使温度发生变化,也能保证高精度测量。内部信号处理器能够将气压和温度传感器元件的输出转化为24位结果。借助传感器内储存的校准系数,相关应用可将测量结果转化为高精度的气压和温度值。然后凭借高达200 Hz的测量速率和快速的读出速度,DPS368可迅速给出反馈。不仅如此,集成的FIFO储存器可储存高达32个测量结果,节省了整个系统的功耗。

DSP368传感器主要应用:

需要按照该流程进行重复测试,以确保获得的参数在不同测试环境、同一系列的仪器下保持稳定。如果不能得到稳定的温差值,则需针对每台设备提供定制参数。在能够获得稳定参数的情况下,可以将数值直接存储到硬件电路,以便固件调用。如果不能得到稳定的数值,则需将数值存储到每台设备的非易失性存储器内。利用D值计算经过校准的外部温度(K,产品工作温度)。(end)

6月4日,英飞凌科技股份公司推出全新产品——XENSIVTM DPS368。这是一款能够同时测量温度与气压的小型化数字气压传感器。此产品具有±2 cm的超高精度以及低功耗,十分适于海拔、气流以及身体运动的精确测量,这也使之成为那些支持移动追踪以及导航功能的手机和可穿戴设备的理想之选。不仅如此,它还适用于家电、无人机以及医疗器械。

DPS368的这些功能使之成为那些支持移动追踪以及导航功能的移动设备和可穿戴设备的理想之选。不仅如此,它还适用于家用电器、无人机以及医疗器械。

随着人们对自身健康状况的日益关注,便携式超声波诊断设备、血压计、血糖计等个人健康监护设备开始获得市场青睐。医疗电子技术不断发展,不同的医疗设备具有不同的技术发展趋势。即便同类设备,也会因为产品的具体应用而有不同的技术要求和发展方向。例如,超声临床设备要求低噪声、宽动态范围等高性能指标;而便携系统则要对性能和功耗进行权衡,为了满足便携性需求,要求器件具有低功耗和高集成度特性。便携式保健产品则要求保持良好的可重复性,产品在整个工作温度范围、工作电压和使用周期内具有极低的漂移。如何选择恰当的半导体器件实现系统设计,以满足便携式医疗电子产品在功耗、性能和价格等方面的要求,已成为医疗设备制造厂商面临的关键挑战。半导体技术的进步有力促进了医疗电子设备向低功耗、小尺寸、高集成度的方向发展。半导体厂商需要全面分析具体系统的规格要求和不同参数在系统中的重要性,以便提供高性价比的解决方案。降低系统功耗图1(图1必须放)所示为通用便携式医疗设备的原理框图,该系统需要大量的功能电路:从采集传感器输出的模拟前端到显示结果的显示器控制、电池充电、电源管理等。基于这种架构的便携式医疗设备要求低功耗和较宽的工作电压范围(直接由电池供电),为了简化设计、减小产品尺寸,要求器件具有极小的封装外形。

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