【经验】基于单片机C8051F340与完全硅阻压式传感器1620实现体外辅助循环系统

2018-07-03 世强

背景:本文主要介绍基于Silicon Labs单片机C8051F340-GQR与TE压力传感器1620在体外辅助循环应用中的设计经验。体外辅助循环是利用一系列特殊人工装置将静脉血引流到体外,经人工方法进行气体交换,调节温度和过滤后,输回体内动脉系统的生命技术。其中血液压力的检测是其重要的一个环节;通过压力传感器1620采集压力参数、运算放大处理后,单片机C8051F340-GQR 通过AD通道获取压力参数数据。压力参数获取后经过算法处理得到最终的血液压力参数通过SPI显示在数码管并通过串口发送给控制系统。


整体结构框图:

                                                                                

MCU:处理器选择Silicon Labs公司的单片机C8051F340-GQR,该款单片机集成一个增强型SPI通道和两个串口Uart通道,从功能上分析能满足设计要求;10位的AD选择地为参考时分辨率可达3300/1024≈3mV,在精度上完全满足要求。对于用户而言:C8051F340-GQR控制简单便于实现一些功能模块设计;成本低,在产品设计中是一个不可忽视的优势。其中C8051F340-GQR开发资源丰富,便于用户在使用过程中节省开发时间,降低开发成本。


传感器:

测试环境如下图所示:TE的1620是一款医疗级别的压力传感器,可与血液直接接触,是一款真正的有创传感器。1620是完全硅阻压式传感器,可提供连续、精准的测量,并可直接装入可置换的血压计的外壳内;TE的传感器1620满足医疗仪器发展委员会对血压传感器的规范要求。其中由于1620成本低、小尺寸、可靠性能高等优势广泛应用于外科手术、重症监护室、肾透析、子宫内压监测等应用场合。对于工程师在选型过程中其中最有参考意义的是:TE的1620是一款医疗级别的可与血液直接接触的真正有创传感器。当初我在选择传感器的过程中也参照了很多传感器;虽然很多传感器精度上都满足要求。但是都不能实现有创血液的检测,最终选择TE的1620这款传感器可以实现血液压力的检测,解决了体外辅助循环系统中血液压力检测的一个重要环节。在实验阶段先用红墨水代替血液进行实验数据的测试。


实验测试数据:

Matlab实验工具进行曲线拟合:

从拟合结果分析:拟合系数R=0.9997>0.99说明传感器1620线性度很高。通过AD采集电压值然后经过拟合函数转换就可以得到压力值,最终通过SPI显示在数码管并通过串口发送给后级控制系统。通过C8051F340-GQR获取1620传感器的压力参数最终实现了体外辅助循环系统中压力血液采集的重要环节。当然用户也可以基于本文章实现自己所要实现的压力采集功能,基于一些流体压力信息的采集,鲁迅曾提过“拿来主义”,我们硬件工程师也要学会借鉴。



详细信息请参照连接:

https://www.sekorm.com/Web/Search/keyword/C8051F340

https://www.sekorm.com/doc/57328.html

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