夜用电子体温警示计的设计

　　0　引　言

　　人体温度是衡量人机体状况的一项重要指标,很多疾病的最初诊断都有赖于体温的测量。现在市面上的体温计一般分为2种:水银体温计和电子体温计。水银体温计测量准确、稳定性好,但响应太慢,一般需5min左右的时间,而且,要辨别玻璃柱上的细小刻度也很费神;电子体温计测温迅速,一般仅需1~10 s左右的时间,而且,大多带有一个液晶显示屏显示体温,虽不如水银体温计测得准,却有测温迅速、读数方便的优点。但是,如果病人夜里发烧(据统计,大多数病人是从夜里开始发烧的),要想了解一下体温情况,用这2种体温计都不太方便。其实,对于人的体温,一般只需要知道是否正常,若发烧,烧到了什么程度、是否需要就诊就可以了。本文设计的夜用电子体温警示计,采用发光二极管LED作为显示方式,夜里无需开灯即可了解体温是否异常、是哪种程度的异常、是否需要就诊等。非常适合在家庭和医院的病房里使用。

　　1　温度传感器

　　电子测温的关键是要选择好的感温元件。主要作为家庭使用的夜用电子体温警示计的感温元件要求体积小、测试精度高、反应速度快、稳定可靠、重复性好,而且,价格要低。一些集成温度传感器,如, SL×34M系列、SLT系列、AD590等,虽然其电压温度线性关系好,但要么价格高,要么响应时间长,不适合普及使用。

　　MF51是一种负温度系数热敏电阻器(NTC),采用外露式玻璃封装(珠状),体积小、响应快、价格低。

　　NTC热敏电阻器的阻值随温度变化的关系可表示为：

　　式中　RT,R0分别为热敏电阻器在温度T(K)和T0(K)时的阻值,Ω。B为热敏电阻器的材料系数,K[1]。

　　选用标称值为28kΩ的MF51,在35~42℃范围内测量其阻值温度特性,所得曲线如图1所示,可见在该范围内灵敏度约600~700Ω/℃,因此,测量时引线电阻的影响小,非常适合体温这样微弱变化的温度测量。

　　2　电路基本工作原理

　　在如图2所示的电路里,热敏电阻器Rt与固定电阻器R0组成取样电路,其分压Vi随温度升高而下降;A1与补偿电阻器Rf组成电压跟随器;R1~R6及可变电阻RW组成参考电压线路;A2~A8作为比较器; 6个发光二极管分别与2 kΩ电阻组成输出显示电路。

　　因为医生一般将病人的体温分为5种类型:体温过低(低于36℃)、体温正常(36~37℃)、低热(37~38℃)、中度热(38~39℃)、高热(39~40℃)和超高热(40℃以上)。故可以设定Vr1~Vr5为36, 37, 38, 39, 40℃的开门电压(或可根据情况自行设定)。

　　当体温低于36℃时,跟随器输出电压Vo大于参考电压Vr1,作为比较器A2的“+”输入端电压,高于“-”输入端电压,输出端电压为正饱和电压+Vsat。此时,比较器A2~A7的输出电压为零, A8输出为+Vsat。所以,只有第1只LED(红灯,波长655 nm左右[2])亮,警示体温过低,须立即采取措施。