NST112x低功耗高精度数字温度传感器可兼容I2C和SMBus接口:

 

NST112x是一款低功耗高精度数字温度传感器。其可兼容I2C和SMBus接口具有可编程警报和SMBus重置功能，在单路总线上最多可支持4个器件。在精度方面，无需校准即可在-20℃至125℃范围内实现高达±0.5℃的精度。由于是高线性度温度传感器，NST112x不需要重新组合计算或查表就可以导出温度。其14bit模数转换可提供高达0.015625℃的分辨率。NST112x温度传感器正常工作温度范围为-40℃至125℃，使其适合在通信、计算机、消费类产品、环境、工业和仪表工作中运行。由于NST112x是一款极低功耗的传感器，可用于电池供电物联网的测温应用。

如何应对可穿戴类设备测温应用的挑战？

 

可穿戴类设备测温应用经常会遇到一些挑战，对测温传感器提出了更高的要求。

 

首先，影响测温精度的因素很多，特别是环境温度。以纳芯微温度传感器的NST112x为例，其高精测温区间误差典型值为0.1℃，主要是偏移误差；但这并不是不确定度误差，不确定度（复测跳动）为1个LSB（最低有效位），为±0.015625℃。而准确测量温度精度需要精准的温度环境，一般使用恒温槽进行测量。

 

第二是误差的标定，可用标定方案有多种，目前纳芯微提供的解决方案，温度误差典型值为0.1℃，推荐客户做一次单点标定，使其精度达到0.1℃以内（医用体温计规范37-39℃范围内＜0.1℃，35-42℃范围内＜0.2℃）。

 

当然，可穿戴类设备的使用中也要注意影响测温精度的其他一些因素，例如，设备的温度传感器需要与待测热源紧密耦合，以保证最优的热传导路径；温度传感器还应远离其他热源，并尽量缩短工作时间，降低其自发热。

 

在测量准确度方面，手腕测温与腋下测温存在温差，主要适用于连续体温监测，特别是监测变化量，测量绝对值需要用户进行标定。另外，对温度准确度要求较高客户，推荐使用2颗温度传感器分别测量环境温度和皮肤温度，通过补偿即可得出较为准确的体温值。

 

不是什么样的温度传感器都能用

 

手表可用空间非常有限，用在其中的温度传感器首先需要体积小，当然还要满足其他一些特殊要求，包括高精度、超低功耗、响应速度和使用方便。

 

纳芯微的接触式体温测量方案是采用高精度数字温度传感器NST112x-CWLR的解决方案。该方案具有温度响应速度快、测温时间短、低功耗、高精度、自发热小等特点，特别适合手表、手环类以及蓝牙体温贴等产品使用。

 

 

 

NST112x的特点和典型应用

NST112x的特点和典型应用

 

以下是NST112x系列的特点：

 

 - 采样速率4Hz，平均功耗典型值仅为5.7μA

 

 - 提供SOT-563和DSBGA-4（0.75mm×0.75mm）两种封装，其中DSBGA-4可实现体温范围内高达±0.1℃的输出精度

 

配图1：纳芯微NST112x系列的DSBGA-4封装

 

 - 采用SMT工艺，装配精度容差性强，适用于大规模量产

 

 - 采用接触式测温热传导路径，芯片焊盘通过FPC过孔覆铜传导到背面，再通过不锈钢片接触皮肤

 

 - 芯片背面（焊盘面）通过FPC贴合手腕，在室温23.5℃条件下，实测手腕温度为33.0℃，补偿后为36.48℃，与腋窝体温相符

 

以下是NST112x系列的特点：

 

 - 采样速率4Hz，平均功耗典型值仅为5.7μA

 

 - 提供SOT-563和DSBGA-4（0.75mm×0.75mm）两种封装，其中DSBGA-4可实现体温范围内高达±0.1℃的输出精度

 

配图1：纳芯微NST112x系列的DSBGA-4封装

 

 - 采用SMT工艺，装配精度容差性强，适用于大规模量产

 

 - 采用接触式测温热传导路径，芯片焊盘通过FPC过孔覆铜传导到背面，再通过不锈钢片接触皮肤

 

 - 芯片背面（焊盘面）通过FPC贴合手腕，在室温23.5℃条件下，实测手腕温度为33.0℃，补偿后为36.48℃，与腋窝体温相符

 

配图2：纳芯微温度传感器校准监测体温

 

 - 温度达到63%的响应时间为0.1s，达到体温（99%）的时间为12.73s

 

接触式测温需要优化热传导路径

 

手表采用接触式测温作为热传导路径，根据傅立叶定律的热导率定义：

 

配图3：傅立叶定律的热导率定义

 

因此，材料和路径是影响热传导的主要因素，除此之外，热隔离也是重要的因素。

 

配图4：不同材料的导热系数

 

皮肤传导的导热路径有两条，一是皮肤→不锈钢→FPC柔板→温度传感器芯片；二是皮肤→温度传感器芯片焊盘→导热胶→裸DIE。

 

配图5：皮肤→温度传感器芯片焊盘→导热胶→裸DIE的皮肤传导的导热路径

 

为了保证导热效果，建议使用金属导热材料接触皮肤，优选材料是不锈钢，而使用导热硅脂、硅胶并不能提高导热能力。

 

配图6：纳芯微NST112x系列封装小，适用于可穿戴集成度高的电子产品

 

纳芯微其他的温度传感器产品型号还包括NST1001/HA、NST118、NST117系列，主要适用于包括智能眼镜/AI、智能手环/智能手表、蓝牙耳机TWS和蓝牙贴肤测温等应用。

 

配图7：纳芯微温度传感器产品的应用

 

可穿戴手表搭载体温传感功能为消费者带来了更多的体验和选择。未来，体温传感器有可能成为多种便携式设备的标配，为人们的日常生活带来更多的便利，而纳芯微的丰富温度传感器产品也将派上更多用场。

 

 

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