低成本、低功耗电子血压计实战应用方案与设计要点

发布时间:2024-04-17 阅读量:874 来源: 我爱方案网 作者: wenwei

【导读】电子血压计具有低成本、低功耗、小型化和智能化程度高的优点,在使用上有便携和易操作的特点,已经成为一种重要的居家智能终端,具有很好的推广性和发展空间。它通过传感器和电路系统来获取和处理血压信号,并将结果显示给用户。因此,电路设计对于电子血压计的性能和可靠性至关重要。快包分析师将介绍一些电子血压计电路设计的要求和注意事项。同时,推荐基于小华HC32L136的电子血压计主控方案和润石科技的电子血压计解决方案以供参考。


电子血压计的设计要点


电子血压计通常由压力传感器、转换器、微处理器、液晶显示器等元器件为主体,通过外围电路的连接,设计构成便携式电子血压计。采用示波法、柯式音法或类似的无创血压间接测量原理进行血压测量。


1、压力传感器


电子血压计设计的一大关键在于测量的准确性,因此压力传感器的选择显得格外的重要。人体的血压信号一般为μV级的低频小信号,信噪比低,因此对传感器的要求很高。要求所选用的压力传感器具有灵敏度高、良好的线性度、性能稳定、长期重复使用的条件。


2、模数转换器


电子血压计的设计中,要对测量的信号进行模数转换,由于测量的信号有静态压力信号和动脉压力波两种信号,因此对于模数转换至少需要两个通道。另外,要求转换器具有良好的兼容性,工作稳定、性价比高的特点。


3、微处理器


微处理器是设计的核心部件,主要运用于对信号的处理和对外部其他硬件的控制。选择微处理器时要求工作性能必须稳定,功耗较低,能降低成本,同时足以满足设计的要求,这样在同类产品中才具有竞争优势。


4、液晶显示器


对于液晶显示器的选择,低功耗是首要考虑的对象,其次优先选择显示清晰、体积小的液晶显示器。


5、线路设计要求


5.1稳定性


电子血压计的测量结果需要具有较高的稳定性。为了实现这个要求,线路设计中需要考虑以下几个方面:


(1)电源稳定性:电源电压应稳定,电源电压波动较小时不会影响测量结果的准确性。

(2)信号放大和滤波:血压信号需要经过放大和滤波来降低噪音和干扰,从而提高测量的准确性和可靠性。


5.2 信号质量


电子血压计的信号质量直接影响测量结果的准确性。为了保证信号质量,线路设计中需要考虑以下几个方面


(1)传感器选择:选择高质量的血压传感器,确保传感器能够稳定地检测血压信号。

(2)信号质量检测与修复:设计合适的电路来检测和修复血压信号中的干扰和噪音,提高测量的准确性。


5.3 电磁兼容性


电子血压计会受到外部电磁信号的干扰,从而影响测量结果的准确性。为了提高电磁兼容性,线路设计中需要考虑以下几个方面


(1)接地设计:合理的接地设计能够降低电路受到电磁干扰的可能性。

(2)屏蔽设计:适当的屏蔽设计可以阻止外部电磁信号对电子血压计的影响。



方案一:基于小华HC32L136的电子血压计主控方案


采用XHSC MCU为主控,基于示波法,设计和实现低成本、准确度高的血压计,具有小巧轻便、方便携带的特点,可实时观察血压变化,关注身体健康状况。


方案一:系统框图.jpg

系统框图


方案特点


  ● 主控芯片:HC32L136

  ● 量程:0-40kPa

  ● 分辨率:1mmHg

  ● LCD:4COM 8SEG

  ● 电源:DC 6V

  ● 脉搏测量范围:40-180次/分

  ● 支持串口输出实时脉搏跳动波形

  ● 具备存储和查询功能


超低功耗 MCU 典型应用 


  ● 传感器应用,物联网应用;

  ● 智能交通,智慧城市,智能家居;

  ● 火警探头,智能门锁,无线监控等智能传感器应用;

  ● 各种对于电池供电和对于功耗苛求的便携式设备等。



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方案二:润石科技的电子血压计解决方案


电子血压计传感器输出信号非常微弱,因此前端信号放大是一个非常大的挑战,要求放大器的失调电压和温漂特性越小越好,由于电子血压计是电池供电,还需要放大器的功耗足够低。针对电子血压计传感器输出信号放大应用,推荐国产润石科技的精密运放RS8538,采用COMS工艺设计,轨到轨输入输出,具有1.6MHz的高增益带宽乘积和低至1uV的失调电压,使用低至+ 2.5V(±1.25V)至最高+ 5.5V(±2.75V)的单电源或双电源供电。


方案二:原理图.jpg


方案优势


RS8538失调电压只有1uV,可以最大降低运放本身对测量信号的干扰,同时失调温漂0.005uV/ ˚C,提高血压测量精度和可靠性;电子血压计采用电池供电,对系统功耗要求较高,RS8538工作电流180uA,低功耗运放可以延长设备使用寿命。


方案二:电气性能参数.png

电气性能参数



RS62X系列运算放大器可以在低电压下工作,采用轨对轨输出架构,拥有卓越的速度/功耗比,提供高带宽(7MHz)和3.7V/us的压摆率。该系列运算放大器具有单位增益稳定和超低输入偏置电流的特点。


方案二:RS622.png


芯片特性


  ● 高单位增益带宽:7MHz

  ● 轨对轨输入/输出

  ● ±0.7mV VOS(典型值)

  ● 共模输入电压范围:-0.1V~+5.6V  

(当Vs = 5.5V时)

  ● 工作电压范围:+2.5V~+5.5V

  ● 具有关闭功能:RS621S/RS622S

  ● 工作温度范围为: -40°C~+125°C


应用领域


  ● 便携式应用

  ● 传感器

  ● 光电二极管前置放大器

  ● 有源滤波器

  ● 测试设备



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项目名称:蓝牙血压计

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