大聯大友尚集團推出基于ST產品的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案

2023年3月21日，致力于亞太地區市場的領先半導體元器件分銷商---大聯大控股近日宣布，其旗下友尚推出基于意法半導體（ST）STM32F030K6T6芯片的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案。

圖示1-大聯大友尚基于ST產品的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案的實體圖

醫用呼吸機和制氧機是治療呼吸衰竭和功能障礙的一種有效的醫療手段。在過去三年，受新冠疫情影響，醫用呼吸機和制氧機的需求與日劇增。如今，雖然全球大部分國家已經實施放開政策，但呼吸機和制氧機的需求依舊緊俏，并且作為醫用呼吸機和制氧機中關鍵器件的氧氣濃度和流量傳感器市場缺口也長期存在。在這種趨勢下，大聯大友尚基于ST STM32F030K6T6芯片推出了超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案可同時測量氧氣濃度及流量，并達到超高的精準度。

圖示2-大聯大友尚基于ST產品的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案的場景應用圖

超聲波技術（超聲波時差法）是利用一對超聲波換能器相向交替（或同時）收發超聲波，通過觀測超聲波在介質（氣體或液體）中順流和逆流的傳播時間差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種間接測量方法。采用超聲波原理的流量測量僅取決于流量和幾何形狀。

為了精準計算氧氣濃度和流量，本方案主控采用了ST旗下STM32F030K6T6 MCU，其采用高性能的內核M0的48MHz 32位RISC內核，并高速嵌入式SRAM存儲器以及廣泛的增強型外設和I/O。STM32F030K6T6提供標準通信接口、一個12位ADC、七個通用16位定時器和一個高級控制PWM定時器。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℃。針對低功耗需求，STM32F030K6T6提供了全面的省電模式，可用于設計低功耗應用。

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穩壓器，其內置固定的參考電壓源、誤差修正電路及相位補償電路以及短路保護電路，能夠為系統帶來安全供電的同時，降低系統成本。

圖示3-大聯大友尚基于ST產品的超聲波氧氣濃度傳感器模塊方案的方塊圖

借助超聲波技術原理和STM32F030K6T6，此方案能夠準確測量二元氣體中的氧氣濃度和流量，具備體積小巧、響應快速、測量準確、長期使用無漂移及壽命長等特點。

核心技術優勢：

● 使用STM32F030K6T6的主控芯片，價格與性能相互補，ST提供的SDK驅動可快速開發；

● ME6203實現低成本LDO；

● 同時測量氧氣濃度及流量，全量程溫度補償滿足CMC、CE、EMC，ROHS認證，具有體積小巧、應用更靈活。

方案規格：

●   檢測原理：超聲波測量原理；

●   檢測范圍：

■   O2濃度：0~100%(PSA制氧機O2濃度: 20.5%~95.6%)；

■   O2流量：0~10L/min；

● 檢測精度：

■   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；

● 響應時間：濃度：≤1.5s、流量：≤0.3s；

● 工作條件：-5℃~50℃，0~95%RH以下(非凝結)；

● 儲存條件：-20℃~60℃，0~95%RH(非凝結)；

● 工作電壓：DC 4.75V~12.6V，紋波＜50mA；

● 工作電流：平均工作電流<35mA；

● 信號輸出：UART_TTL(3.3V)；

● 產品尺寸：W80×H22×D25(mm)。