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传感器成就ADI第二代可穿戴设备--昆仑中大温度传感器

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文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2018-06-01 07:52:00

 传感器成就 ADI 第二代可穿戴设备

第二代可穿戴设备围绕两片堆叠成三明治形状的PCB设计而成。主板包含低功耗处理器、无线BLE和完整的电源管理部分(包括电池调理和充电)。第二片板支持所有检测技术。

PPG 测量(光电血管容积图)的光学系统围绕ADI第二代光学模拟前端ADPD107而构建。

ADPD107 用作完整收发器,驱动系统中的LED并测量光电二极管的返回信号。目标是针对消耗的一定 LED电流量(电流传输比),测量尽可能高的光电流。输入接收信号链围绕可配置跨阻放大器而设计,其中增益编程有四个步进,最高达到200k。第二级负责抑制环境光。环境光干扰是一个大问题,尤其是当调制光时,比如使用LED或节能灯的固态照明系统。环境光抑制模块含有一个带通滤波器,其后是一个积分器,用以支持同步解调。这是一个关键功能,能够非常有效地抑制外部光干扰。当因为某种原因而不需要环境光抑制级时,可以彻底旁路此模块。

光学系统运用光脉冲。它有三个可编程的LED电流源。最大 LED 电流是可编程的,可以高达 370 mA。脉冲宽度也是可编程的, 可以窄至1 μs。但为了获得良好的信号响应,脉冲宽度应在 2 μs 3 μs左右。通常会提供一系列 LED 脉冲,同时模数转换器对与 LED 发射脉冲相关的光电二极管接收信号进行采样。数字引擎能够对多个样本进行平均以提高整体有效位数。

除光学系统外,机械设计对整体性能也有重大影响。该第二代设备的光学元件选择分立器件。这给光电二极管选择和 LED 波长提供了很大的灵活性,并且放宽了机械约束,例如 LED 和光电二极管之间的间距。第二代设备支持两个绿光 LED、一个红光 LED 和一个红外 LED。对于在光学系统设计方面没有太多经验的设计者,集成完整光学模块可能更容易。

如果仅测量生命体征参数而不了解测量时身体处于何种状态,那么可穿戴设备是无价值的。因此,运动检测和剖析很重要。像光学心率监测之类的使用场景对运动非常敏感,运动可能完全破坏测量精度。有鉴于此,运动也需要加以追踪以补偿伪 像。运动传感器有助于追踪运动,如果需要,可以在最终读数结果中补偿运动。ADXL362 是目前功耗最低的运动传感器。它有一个3MEMS传感器并集成12ADC,可检测XYZ轴上的 运动。ADC的输出数据速率(ODR)反映传感器的功耗,在每轴400Hz的全ODR时功耗为3μA。(温度传感器

此传感器也可用作运动激活开关。采样速率可以降至仅6Hz。每隔150ms,传感器便唤醒并测量运动。若无运动,它将径直 回到睡眠状态,再睡眠150ms。当g力等于或高于设定的阈值水平且至少持续设定的最短时间时,说明检测到运动,传感器随即产生中断或使能电源开关以开启应用。在此模式下,传感器功耗仅 300 nA,依靠单颗纽扣电池便可运行数年。总结所有这些使用场景,可知运动传感器在可穿戴设备中必不可少。

温度检测是另一个重要参数。这正是第二代可穿戴设备嵌入两个温度传感器的原因。腕带设备利用 NTC 测量皮肤温度和设备内部温度,通过与身体接触的传感器测量温度的方法有多种。NTC由分立电路供电和调理,16ADC最终将信号转换到数字域。ADI拥有类型广泛和各种精度水平的温度传感器。第二代的温度传感器构建成分立式的原因是有ADC等多个功能可供使用,设计者可以尽可能多地重用若干模块以减少冗余性,并节省更多功耗。

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