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2023年3月21日，致力于亞太地區(qū)市場(chǎng)的領(lǐng)先半導(dǎo)體元器件分銷商---大聯(lián)大控股宣布，其旗下友尚推出基于意法半導(dǎo)體（ST）STM32F030K6T6芯片的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案。
圖示1-大聯(lián)大友尚基于ST產(chǎn)品的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案的實(shí)體圖
醫(yī)用呼吸機(jī)和制氧機(jī)是治療呼吸衰竭和功能障礙的一種有效的醫(yī)療手段。在過去三年，受新冠疫情影響，醫(yī)用呼吸機(jī)和制氧機(jī)的需求與日劇增。如今，雖然全球大部分國家已經(jīng)實(shí)施放開政策，但呼吸機(jī)和制氧機(jī)的需求依舊緊俏，并且作為醫(yī)用呼吸機(jī)和制氧機(jī)中關(guān)鍵器件的氧氣濃度和流量傳感器市場(chǎng)缺口也長期存在。在這種趨勢(shì)下，大聯(lián)大友尚基于ST STM32F030K6T6芯片推出了超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案可同時(shí)測(cè)量氧氣濃度及流量，并達(dá)到超高的精準(zhǔn)度。
圖示2-大聯(lián)大友尚基于ST產(chǎn)品的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案的場(chǎng)景應(yīng)用圖
超聲波技術(shù)（超聲波時(shí)差法）是利用一對(duì)超聲波換能器相向交替（或同時(shí)）收發(fā)超聲波，通過觀測(cè)超聲波在介質(zhì)（氣體或液體）中順流和逆流的傳播時(shí)間差來間接測(cè)量流體的流速，再通過流速來計(jì)算流量的一種間接測(cè)量方法。采用超聲波原理的流量測(cè)量僅取決于流量和幾何形狀。
為了精準(zhǔn)計(jì)算氧氣濃度和流量，本方案主控采用了ST旗下STM32F030K6T6 MCU，其采用高性能的內(nèi)核M0的48MHz 32位RISC內(nèi)核，并高速嵌入式SRAM存儲(chǔ)器以及廣泛的增強(qiáng)型外設(shè)和I/O。STM32F030K6T6提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口、一個(gè)12位ADC、七個(gè)通用16位定時(shí)器和一個(gè)高級(jí)控制PWM定時(shí)器。STM32F030K6T6微控制器工作電壓范圍為2.4至3.6V和工作溫度為-40℃至+85℃。針對(duì)低功耗需求，STM32F030K6T6提供了全面的省電模式，可用于設(shè)計(jì)低功耗應(yīng)用。
除此之外，在電源管理方面，本方案還采用了深圳芯天上的ME6203 LDO穩(wěn)壓器，其內(nèi)置固定的參考電壓源、誤差修正電路及相位補(bǔ)償電路以及短路保護(hù)電路，能夠?yàn)橄到y(tǒng)帶來安全供電的同時(shí)，降低系統(tǒng)成本。
圖示3-大聯(lián)大友尚基于ST產(chǎn)品的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案的方塊圖
借助超聲波技術(shù)原理和STM32F030K6T6，此方案能夠準(zhǔn)確測(cè)量二元?dú)怏w中的氧氣濃度和流量，具備體積小巧、響應(yīng)快速、測(cè)量準(zhǔn)確、長期使用無漂移及壽命長等特點(diǎn)。
核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
- 使用STM32F030K6T6的主控芯片，價(jià)格與性能相互補(bǔ)，ST提供的SDK驅(qū)動(dòng)可快速開發(fā)；
- ME6203實(shí)現(xiàn)低成本LDO；
- 同時(shí)測(cè)量氧氣濃度及流量，全量程溫度補(bǔ)償滿足CMC、CE、EMC，ROHS認(rèn)證，具有體積小巧、應(yīng)用更靈活。
方案規(guī)格：
- 檢測(cè)原理：超聲波測(cè)量原理；
- 檢測(cè)范圍：
O2濃度：0~100%(PSA制氧機(jī)O2濃度: 20.5%~95.6%)；
O2流量：0~10L/min； - 檢測(cè)精度：
O2濃度：±1.5%FS@(5~45)℃；
O2流量：±0.2L/min@(5~45)℃； - 分辨率：
O2濃度：0.1%；
O2流量：0.1L/min； - 響應(yīng)時(shí)間：濃度：≤1.5s、流量：≤0.3s；
- 工作條件：-5℃~50℃，0~95%RH以下(非凝結(jié))；
- 儲(chǔ)存條件：-20℃~60℃，0~95%RH(非凝結(jié))；
- 工作電壓：DC 4.75V~12.6V，紋波＜50mA；
- 工作電流：平均工作電流<35mA；
- 信號(hào)輸出：UART_TTL(3.3V)；
- 產(chǎn)品尺寸：W80×H22×D25(mm)。
