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[参考译文] LMT70A:2个传感器位于同一电路板上设计注意事项-选择 MCU

Guru**** 1706520 points
Other Parts Discussed in Thread: LMT70A, LMT70, TMP117, SN74AUP1G04
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1308938/lmt70a-2-sensors-on-one-board-design-considerations-selecting-an-mcu

器件型号:LMT70A
主题中讨论的其他器件: LMT70TMP117SN74AUP1G04

我们正在开发一种用于测量口腔/直肠人体温度的医用级体温计。 我们计划采用两个传感器、一个用于测量人体温度、另一个用于测量环境温度。 我们正在考虑使用 LMT70A 传感器、在其数据表中提到可将两个 LMT70A 传感器连接到单个 ADC 通道。

下面是我的问题:

1.两个 LMT70A 传感器应该测量同一个源、还是可以使用不同的源点? 例如、这两个传感器是应该测量体温、还是可以测量体温、而另一个传感器可以测量环境温度?

2.在将2个 LMT70A 传感器连接到单个 ADC 通道时,应考虑哪些设计注意事项?

3.选择 MCU 时需要考虑哪些硬件点?

4.如果 MCU 有内部 ADC、设计电路时应考虑哪些设计点?

5.我们正在考虑使用 nRF5340或 nRF52840等 MCU;这些 MCU 是否适合该应用?

谢谢

此致

Rajkumar。

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    您好 Rajkumar:

    两个 LMT70A 应能够测量同一物体的两个不同源点。 测量体温需要在 PCB 上处于不同的位置、然后是测量环境温度。 我在下面附上了一个文档、该文档介绍了不同的布局技术。 有关环境温度布局的更多信息、请参阅第11页。  温度传感器:表面贴装器件的 PCB 指南(修订版 A)(TI.com)

    我不建议将2个 LMT70A 连接到单个 ADC 通道。 我建议选择具有2个或更多 ADC 通道的 MCU。 我们建议的 MSU 是 MSP430F5528IRGCR。

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    1.数据表提到将2个 LMT70A 传感器连接到一个 ADC 通道、但您重新添加了注释2个 ADC。 我 相信 这一建议有一个具体的原因。 能否请您分享其背后的理由?

    2、我们正在研发一个外材料为不锈钢、外径为3mm、长度为10mm 的探针电子医用体温计。 您能否为探头设计中的温度传感器提供 PCB 指南?

    3.如果 MCU 具有内部 ADC、那么在选择 MCU 和设计电路时应考虑哪些设计注意事项?

    4.我们正在考虑使用 nRF5340或 nRF52840等 MCU;这些 MCU 是否适合该应用?

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    您好 Rajkumar:

    是的、您的回答正确、因为该数据表提到您可以针对多个 LMT70使用一个 ADC 通道。 LMT70有一个支持打开和关闭器件的使能引脚(T_ON)。 请记住、单个 ADC 通道每次只能处理一个 LMT70测量。 这将需要 MCU 上有多个 GPIO 引脚。

    目前、TI 没有用于 LMT70的探测解决方案。 除了尺寸外、探头解决方案应考虑的主要因素是材料的热导率、相对于寄生电容的电缆长度以及器件的应力。 我建议使用柔性 PCB 来降低应力。

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    您好 Rajkumar:

    MCU 应该考虑的主要设计注意事项是 ADC。 我们关注 ADC 具有的位数、其具有这些位的电压范围以及 ADC 使用的电压基准的质量。

    在输入器件的精度下、若要计算正确的 ADC 分辨率、请使用以下计算方法。 请记住、输入的是 C、而不是电压。 LMT70A 的 最大范围为-55C 至150C、最大误差为0.36C。 所需的最小分辨率为 log[(150-(-55))/0.36]/log2=9.2b、因此在本例中建议的分辨率约为12b。  如果您希望支持整个温度范围、但仍有足够的分辨率在20°C 至42°C 范围内满足典型的0.05°C 误差、则需要一个16位转换器。  3+log[(150-(-55))/0.05]/log2=15。  

    使用 LMT70A 进行设计时、请注意可选的滤波。 更多详细信息、请参阅第9.3.1.4节。  

    您是否考虑过使用 TMP117? 这是一个具有集成 ADC 的数字部件。 TMP117的精度为0.1C。

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    是的、具有0.1°C 精度的数字 TMP117似乎充满希望。 然而、传感器尺寸为2x2、而我们的钢制探针外径为3mm、内径为2.6mm、长度为10mm。 您能否建议此设置的 PCB 尺寸和布局?
    -LMT70A-
    我们的目标温度范围为20-42摄氏度、所需精度为0.1摄氏度、并强调高响应性、稳定性和可重复性。  
    一个12位 ADC 是否足以实现这些目标?
    2.要实现高速稳定性和温度值重复性、应遵循什么设计和散热注意事项?
    3.您能否为两个 LMT70A 传感器提供推荐的电路?
    4.数据表中提到了三种算法方法和查找表(LUP)。 为了实现0.1摄氏度的精度以及稳定性和可重复性、应使用哪个算法和 LUP?
    5.是否有可用的示例代码?
    6.此外、我们对市场上是否有采用 LMT70A 传感器的现有产品很好奇、因为这些信息将提供有价值的见解。
    非常感谢您对这些问题的指导。
    谢谢你。
    Rajkumar。  
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    您好 Rajkumar:

    TMP117确实有1.5 x 1的 DSBGA 封装、您可以利用它。

    TMP117的驱动程序代码位于此处:  

    https://dev.ti.com/sysconfig/index.html?product=ascstudio&module=/ti/sensors/tempsensor/TMP117

    在20-40C 温度范围内、 误差为0.05°C 时、LMT70A 的建议 ADC 值为16b。

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    感谢您提供有关 TMP117的意见。  

    但我们需要有关 LMT70A 的更多信息。  

    1.要实现高速稳定性和温度值重复性、应遵循什么设计和散热注意事项?

    2.您能否为两个 LMT70A 传感器提供推荐的电路?

    3. LMT70A 的数据表中提到了三种算法方法和查找表(LUP)。 为了实现0.1摄氏度的精度以及稳定性和可重复性、应使用哪个算法和 LUP?

    4.是否为 LMT70A 提供了任何示例代码?

    5.此外、我们对市场上是否有采用 LMT70A 传感器的现有产品很好奇、因为这些信息将提供有价值的见解。

    非常感谢您对这些问题的指导。

    谢谢你。

    Rajkumar。  

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    您好 Rajkumar:

      有关优化精度和散热注意事项的指导、请参阅温度传感器:表面贴装器件的 PCB 指南(修订版 A)(TI.com)。  为了获得器件的最佳精度、我 建议使用在 LUT 值之间具有线性插值的查找表(LUT)。 您将需要多个等式来获得更好的预成型精度。  我建议使用至少10C 的范围。 范围越小、温度精度就越高。 请参阅第9.3.1.1.1节第一订单传递函数了解 计算。

    TI 没有模拟部件的示例代码。 代码将取决于您使用的 ADC。 TI 不能利用 LMT70A 传感器共享市场相关的客户信息。   

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    这听起来不错。

    我们能否使用 I2C 或 SMBus 在单个通道上连接两个 TMP117传感器? 如果是、应该考虑哪些设计注意事项?

    注意:一个 TMP117传感器用于测量体温(探头类型)、而另一个用于测量环境温度。

    在单个 I2C/SMBus 通道上连接两个传感器并同时测量温度是否可行?

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    您好 Rajkumar:

    是的、在单个 I2C/SMBus 上连接两个传感器是可行的。 最多可将4个 TMP117添加到同一条 SCL 和 SDA 线路。 TMP117默认为地址0x48。 若要使用第二个 TMP117、您需要通过更改 ADD0引脚的连接来更改地址。 数据表中的表7-2显示了所有可能的可用地址。 PCB 设计注意事项与模拟器件类似。  

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    尊敬的 Meredith McKean:

    电源小知识 感谢您的回答。  

    我们愿意测试这两种传感器。  您能否分享一下传感器 TMP117和 LMT70A 的电路图。

    谢谢

    此致

    拉杰库马尔

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    您好 Rajkumar:

    对于 TMP117、请遵循数据表第33页的8.1节。 以下应用手册中的第5节第5页提供了使用 TMP117测量体温的指导。

    使用 TMP116和 TMP117进行精确的温度测量(修订版 A)(TI.com)

    对于 LMT70A、请参阅数据表第10.2节、第16页。  

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    尊敬的 Meredith McKean:

    感谢您的及时响应。 如前所述、我们正在开发一个用于测试用例探头模型的分线板、该分线板包含 LMT70A 和 TMP117传感器。 我们的目标是提高0.1°C 的精度、确保与 Arduino、ESP32及 STM32等各种 MCU 兼容。 我已经附上了两个传感器的原理图。 非常感谢您对这些设计的反馈。

    ** LMT70A:**   https://drive.google.com/file/d/1j2MVZp0KV-FrCBKdv6_HK51-misFT5Ha/view?usp=sharing 

    配备了两个 LMT70A 模拟 温度传感器–一个用于测量体温、一个用于测量环境温度。 这两个传感器都连接到两个单独的 ADC 通道、每个通道在 MCU 中都具有12位内置 ADC 通道。 温度测量范围从20°C 到42°C。 系统的工作电压为3.3V。 您能否查看原理图以确认其准确性? 此外、通过此原理图、0.1的精度是否可实现?

    ** TMP117:**  https://drive.google.com/file/d/1m_Z95TNhb_sLXOfgleLUPCUVH2t3JZa1/view?usp=sharing

    配备了两个 TMP117数字温度传感器、一个用于测量体温、一个用于测量环境温度。 这两个传感器都连接到一个 MCU 中的两个单独的 I2C 通道。 温度测量范围从20°C 到42°C。 系统的工作电压为3.3V。 您能否查看原理图以确认其准确性? 此外、通过此原理图、0.1的精度是否可实现?

    ALERT 引脚上是否需要 U3和 U4 (SN74AUP1G04)元件? 此外、想要了解 ALERT 引脚的用途?

    您的专业知识和见解对于优化我们的设计将是非常宝贵的。

    谢谢!
    此致

    Rajkumar。

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    您好 Rajkumar:

    原理图很好。  

    LMT70A:

    原理图看起来很好。 我们可以保证、器件在20°C 至42°C 范围内的最大精度为0.13C。 仍然可以选择将两个 LMT70连接到一个 ADC 通道、如下所示。 也可以使用两个 ADC 通道。

    对于 TMP117:

    总体而言、原理图看起来不错。 我想提醒您、建议的上拉电阻为5k Ω。  推荐使用0.1 μ F 的旁路电容器。  您的原理图能够实现0.1C。 ALERT 输出引脚可连接至微控制器中断、当温度限值超过寄存器02h 和03h 中的可编程值时、该中断就会触发事件。 除非您希望直观地查看 ALERT 引脚输出、否则不需要反相器。  您的设置将帮助您直观地看到警报。 警报功能的目的是在 车身温度或环境温度达到过热或过冷的温度阈值时发送通知。  请记住、ALERT 为低电平有效。

    此致、

    梅里迪斯·麦克让

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    尊敬的 Meredith McKean:

    感谢您的答复、很高兴知道。 记下了您的要点。  

    1.鉴于金属管的尺寸限制(外径3mm、长度10mm 和内径2.5mm ),对于我们的数字临床电子温度计探头模型,我们正在考虑采用柔性 PCB (2x4mm )和绝缘导线的微型封装传感器。 但是、焊接 TMP117的6个引脚具有挑战性。 您能否推荐一种替代解决方案、或者是否可以将引脚数减少到3或4、同时仍使用微型导线进行温度采集?

    2. TMP117布局表规定在传感器附近放置电容器(5mm 以内)、并保持上拉电阻器距离至少10mm。 考虑到尺寸因素、将所有上拉电阻器与电路板相隔100mm 是可以接受的吗? 这会影响传感器的精度吗?

    3.对于我们较小的 PCB 尺寸(2mm 宽、0.15mm 薄型),对于引脚连接(+、SDA、SCL、-),我们应该遵循什么样的内部电路引脚线?  

    4、什么热环氧树脂,具有高导热性和低电导率,您推荐?

    5.将来、如果我们计划在一个 I2C 上集成两个 TMP117传感器、电路中应该考虑哪些注意事项、您是否可以在现有的电路图中说明这一点?

    6.数据表提到 TMP117是一款经过工厂校准的传感器。 用金属管和环氧树脂组装后、是否需要再次执行校准?

    7.只是想澄清一下我的理解,因为许多公司生产的分线板 TMP117传感器,如 Adafruit, Bluedot 等。 在这种情况下、我对建议的上拉电阻器值有一个问题。 有些公司使用4.7k 欧姆、5.6k 欧姆、5.1k 欧姆甚至10k 欧姆。 我想了解上拉电阻器的用途及其值是否会影响传感器的精度和性能。 此外、考虑到我们的输入电压为3V、3.3V 或5V、上拉电阻值是否会随输入电压而变化?

    谢谢

    此致

    拉杰库马尔

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    您好 Rajkumar:

    该线程已继续在另一个线程上。

    https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1312692/tmp117-circuit

    此致、

    梅里迪斯·麦克让