基于STM32的高精度温敏二极管筛选系统

韩日华 陈嘉欣

摘要：本文通过分析温敏二极管在不同工况下的测温灵敏度及精度，采用了高精度互换电路设计，并提出了温敏二极管筛选系统，其操作方便，智能控制，能提高筛选温敏二极管的工作效率，节省人力，使得利用温敏二极管制成的温度传感器的成品率高，可以将量产化的医疗体温测量系统精度控制在0.1℃误差内，具有较好的应用前景和价值。

关键词：温敏二极管;高精度互换;体温监测

【中图分类号】 R4 【文献标识码】 A      【文章编号】2107-2306（2022）09--01

1  引言

在温敏二极管的实际应用中发现，不同材料温敏二极管的灵敏度大约都在-1.8至-2.2mV/℃，而且相同材料的温敏二极管其零点工作电压也不一致，零点工作电压（0℃下温敏二极管的正向电压）大约有偏差值在-2mV至2mV，在医疗设备体温测温电路设计中发现同种材质的温敏二极管其偏差电压对测温精度影响较大，无法进行大批量生产。本文介绍了一种温敏二极管筛选系统进行挑选方法，可使得批量温敏二极管生产的测温传感器能够满足体温测温精度0.1℃的技术指标要求。

2 PN结测温原理

众所周知，PN结测温的理论基础是著名的Shockley方程式，对于理想二极管对于正向电压Uf不是太小，则当正向电流为If时，其正向电压Uf和温度T之间的关系可由下式表示：

二极管正向电压Uf和绝对温度T之间并不具有理想的线性关系，并且Vgo和η是与二极管的结构及材料等因素有关的常数，这样对于同一型号及同一批次因材料、工艺等因素，同一型号和同一批次温敏二极管零点工作电压偏差在-2mV至2mV之间，具有较大的差异性，在较宽的温度范围内如想获得高精度的互换性无疑是非常困难的。

3电路设计及挑选方法

3.1温敏二极管测温挑选方法系统框图

温敏二极管测温挑选方法系统框图中电源模块转换电源电压提供控制模块、A/D采集模块和恒流源的供电;恒流源（一般设定为1mA）向温敏二极管提供稳定的工作电流;温敏二极管信号电路将温敏二极管的温度变化引起的电压变化进行放大;A/D采集模块将温敏二极管信号电路的电压进行模数转換成数字信号;恒温水槽用于提供稳定的温度源;基准温度仪通过测量恒温水槽的实际温度，要求测温精度在0.01℃，并将恒温水槽的实际温度数据传输至MCU模块;MCU模块接收A/D采集模块的数字信号和基准测温仪的实际温度信号进行处理将温敏二极管的温度数据、恒温水槽的实际温度数据传输至显示模块进行显示。

通过设置不同的水温，控制模块获得被测温敏二极管在不同水温的导通电压，通过与控制模块中预设的灵敏度及导通电压参考值比较，对批量的温敏二极管进行检测，通过继电器切换的方式逐一对每个温敏二极管进行测试，并通过显示器进行显示该通道的温敏二极管是否符合要求，进行批量自动筛选。

4实验与结果

将恒温水槽分别设定为34℃、42℃;恒流源电流设定为1mA电流值;待恒温槽温度稳定后，分别记录34℃、42℃时温敏二极管的正向电压VFV、标准温敏二极管的正向电压V标FV、各温度点下的误差值及灵敏度;实验数据如表1：

5结论

通过温敏二极管测温筛选方法在灵敏度和导通电压出现误差的温敏二极管进行高精度采集电路设计，挑选温敏二极管的灵敏度和导通电压误差允许范围内，通过批量筛选切换取得的实验数据可精确删除不满温度精度要求的温敏二极管，筛选合格后的温敏二极管具有良好的互换性，进行正常的温度检测，提高了温敏二极管的合格率，降低了温敏二极管生产成本，提高了温敏二极管的测温精度，筛选后的温敏二极管可批量应用于医疗设备体温高精度测量。

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