基于纳芯微NST112X的测温手环

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2023-01-31 13:25:52 918

2022年可以说是温度传感器开始获得高度关注的一年。业界巨头苹果，三星都分别发布了配备温度传感器的新一代智能手表。目前的微型温度传感器无论是从功耗，体积还是性能方面，都已经可以满足智能穿戴产品的需求。而且随着物联网的快速发展，温度传感器将在个人健康医疗，智能家居等方面迎来需求上的大爆发。

本期元器件评测，我们从市场上几款温度传感器中选则了一款超小的温度传感器：纳芯微电子生产的NST112X。我们会对它的性能，参考设计做一个介绍，并提供我们基于参考设计制作的一个温度测试模块的测评和总结。

值得一提的是，在小米最新款Xiaomi Watch S2手表上，也已配备了2颗纳芯微的温度传感器。

图：小米手表

产品特点：

先来看一下纳芯微的NST112X温度传感器到底有多迷你：外形尺寸在BGA的封装下只有的0.75*0.75mm。这是NST112X和一元硬币放在一起的对比图，可以说是几乎小到看不见。

是不是大大突破了以往你对温度传感器尺寸的印象呢？

图：纳芯微NST112X与1元硬币对比图

NST112X性能和参数：

从芯片的数据手册中我们可以看出，在采用WLCSP封装的情况下，在最常用的25到45度的温度测量区间内，它的典型测试误差只有正负0.1度。NST112X的测温范围为：-40 到85度。在整个测温范围内，最大测量误差不超过1度。

图：纳芯微NST112X性能参数

优势&局限：

优势：

NST112X支持总线上挂多达4个NST112测温IC，可以提供集成化的多点测量，其优势包括：

? 集成度高：几乎不需要额外的电路

? 高线性度：可减少软件线性化工作量精度高

? 精度高：可达±0.1℃，几乎没有漂移低功耗

? 低功耗：4种测温技术中功耗最低成本低

? 成本低：芯片成本、方案成本相对较低

这是NST112X的典型应用电路：

图6：NST112X的典型应用电路

可以看到，电路非常简单，不再需要高精度电阻，也不需要MCU做模数转换和采样工作。只需要MCU提供I2C总线或者利用GPIO管脚来接收数字化的温度信息即可。

局限：

BGA封装过小，焊接一般需要借助显微镜，焊接难度较大。

设计体验：

我们基于智能穿戴的应用场景，设计了一款嵌入了NST112x的测温手环，来评估一下它体表温度测量方面的性能。

在手环中我们设计了4颗传感器位置，为了简化设计将传感器的接口引出到一个连接器，通过外接带蓝牙的处理模块来进行数据采集和发送。在手环的外形设计中，我们利用FPC本身的结构做成了一个表带。为了方便穿戴在一侧做了一排开孔，在另一侧做了尖扣。当然，在实际的穿脱体验上仍待改进。

表盘部分正常敷铜，表带部分采用网格敷铜，芯片位置不敷铜保证温度不会快速耗散。

图：NST112x的测温手环实物图

手环的电路图、PCB图等已附在电子森林测评页面中，可点击阅读原文获取。

NST112x测温手环使用KiCad设计完成，KiCad是一款免费、开源、企业级应用的PCB设计工具，有丰富的开源库和案例。未来KiCad也将被越来越多的企业使用，初学者建议可以选择它作为PCB设计工具，在电子森林有很多相关的介绍和课程方便学习。下图为使用KiCad软件设计NST112x测温手环的界面截图。