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澎湃微PT32x033系列 | 血糖仪专题技术文章连载_07

<strong><font color="#4e5e9e">概 述</font> </strong>

NTC电阻，即负温度系数热敏电阻，英文全称为Negative Temperature Coefficient，指的是阻值随温度上升而呈指数关系减小的现象和材料。

NTC热敏电阻一般以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料：

<ul>
<li><strong>温度越低，这些氧化物材料的载流子（电子和空穴）数目减少，其电阻增大</strong></li>
<li>
<strong>温度越高，氧化物材料的载流子（电子和空穴）数目增多，其电阻减小</strong>
</li>
</ul>

NTC电阻正以其成本低、精度高的特性，被越来越广泛的应用在各种场合。

<strong><font color="#4e5e9e">NTC电阻在血糖仪中的应用 </font> </strong>

血糖仪采用电化学原理，测试血糖试纸反应区内的生化酶与血液中的葡萄糖产生的微电流，再转化成葡萄糖浓度读数。这一过程对于测试环境的温度有着较高的要求，适宜血糖仪运作的温度一般来说在10℃~40℃之间，太冷或者太热的环境均会影响其测试准确性。

使用NTC电阻检测温度并对结果进行温度补偿，避免测试结果因外界温度产生偏差，耽误病患的治疗，正成为一种主流的低成本解决方案。

<strong><font color="#4e5e9e">基于PT32x033的NTC应用 </font> </strong>

NTC常规的应用是将热敏电阻和普通电阻器串联连接，并施加以恒定电压VIN，再将端点电压VNTC接入到ADC中采样，如下图所示：

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-09/wen_zhang_/100563853-269735-1.png&…; alt=“图1 NTC恒压驱动电路" /></center><center><i>图1 NTC恒压驱动电路</i></center>

使用上图所示的电路，热敏电阻此时的阻值，可以通过下面的公式计算得出：

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-09/wen_zhang_/100563853-269736-2.png&…; alt=“澎湃微PT32x033系列 | 血糖仪专题技术文章连载_07" /></center>

<strong>2.1 多选的恒压源V<sub>IN</sub></strong>

针对恒定的电压源VIN，在血糖仪应用中，PT32x033提供了几种配置策略：

<ul>
<li>
BG2v0通过AV<sub>REF+</sub>引脚间接的作为恒压源
</li>
<li>BG2v0通过DV<sub>REF+</sub>引脚间接的作为恒压源</li>
</ul>

如下图所示：

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-09/wen_zhang_/100563853-269737-3.png&…; alt=“图2 可选的恒压源配置策略" /></center><center><i>图2 可选的恒压源配置策略</i></center>

注

1. 虚线，指可选的连接

2. BG2v0通过AV<sub>REF+</sub>或DV<sub>REF+</sub>引脚间接的作为恒压源时，R<subNTC></sub>在25℃的阻值应大于100KΩ

<strong>2.2 高精度ADC</strong>

PT32x033内部集成了一个12bit分辨率的高精度ADC，下图为ADC的框图

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-09/wen_zhang_/100563853-269738-4.png&…; alt=“图3 ADC框图" /></center><center><i>图3 ADC框图</i></center>

ADC提供了几个可选的参考源：

<ul>
<li>
<p><strong>VDDA</strong></p>
</li>
<li>
<p><strong>BG2V0</strong></p>
</li>
<li><strong>AV<sub>REF+</sub></strong></li>
</ul>

在血糖仪应用中，选择BG2v0以提供成本和精度间的最佳平衡。

<strong><font color="#4e5e9e">NTC温度算法 </font> </strong>

NTC的温度算法常见的有下列三种，这些算法都需要获得高精度的NTC电阻阻值作为前提。

1、B值法

2、查表法

3、线性拟合法

B值法需要占用较大的计算资源，但其得出的数据准确度较高，血糖仪Demo板上使用的就是这种方法通过NTC阻值来计算温度，下面就重点对B值法进行描述：

<strong>3.1 B值法</strong>

B值法根据一条公式，仅需要代入NTC电阻值和B值这两个变量，即可获取温度值，可移植性高，操作方便，公式如下所示：

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-09/wen_zhang_/100563853-269739-5.png&…; alt=“澎湃微PT32x033系列 | 血糖仪专题技术文章连载_07" /></center>

其中：

<ul>
<li>
<p>TN为常量，表示25℃的开尔文温度单位：298.15</p>
</li>
<li>
<p>B为变量，指NTC电阻的B值，血糖仪DEMO板上使用的NTC电阻B值为3380</p>
</li>
<li>273.15为常量，开氏度中的绝对零度，将开氏度减去绝对零度，即获得摄氏度</li>
</ul>

下面是根据上述公式，血糖仪DEMO程序封装的函数，如下图所示：

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-09/wen_zhang_/100563853-269740-6.png&…; alt=“图4 基于B值法的函数" /></center><center><i>图4 基于B值法的函数</i></center>

<strong>3.2 查表法</strong>

NTC的阻值对应着温度，查表法正是应用这个原理总结的一种较为流行的简单方法。

使用查表法，需要将NTC的相关阻值根据温度的规律，都记录在一个数组中，通过将当前计算得出的NTC电阻值与数组成员进行对比，从而获得对应的温度值。但查表法难以获取更加细分的温度值且实际操作复杂，需要建立数组，可移植性差。

<strong>3.3 线性拟合法</strong>

查表法的缺陷在于无法获取更细分的温度，且实际操作复杂，需要根据NTC数据手册的“阻值温度对应表”去建立数组，可移植性差。因此在这个基础上，还延伸了一种更为简便的方法：“线性拟合法”。

线性拟合法需要根据“阻值温度对应表”去拟合出一条线性公式，在程序上，通过这条线性公式，将计算得出的电阻值代入即可获取温度值。

但该方法同样也需要建立拟合数据，且可移植性差，实际操作较为繁琐。

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<p>来源：<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/UCVWWK824CKJGsUj0LwV5g">澎湃微电子</a&gt;
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