用于微型医学温度计的数字传感器和体温监控器制造技术

本发明专利技术公开了一种温度计，其利用一个热敏电阻（１）作为温度传感器去控制该时间和多谐振荡器电路（２）的工作周期。一个由微控制器（３）控制的第二个电路，测量该振荡的充电和放电时间两者。从这些参数的比值中可以获得一个温度的精确指示，其不取决于在该有效部件和该多谐振荡器电路的充电电容器内的温度变化。该方法也与该充电电容器的值无关。此外，当一个固定电阻器被热敏电阻代替的时候，通过测量该相同的比值，可以推导出一个单元常数。该单元常数被用于校正该多谐振荡器电路非理想的响应，因此，提供温度更精确的测量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Digital sensor and body temperature monitor for miniature medical thermometer

The present invention discloses a thermometer that uses a thermistor (1) as a temperature sensor to control the operating cycle of the time and the multivibrator circuit (2). A second circuit controlled by a microcontroller (3) that measures both the charge and discharge time of the oscillator. From the ratio of these parameters a precise indication of temperature is obtained that does not depend on the temperature change in the charging capacitor of the active component and the multivibrator circuit. The method is also independent of the value of the charging capacitor. In addition, when a fixed resistor is replaced by a thermistor, a unit constant can be derived by measuring the same ratio. The unit constant is used to correct the nonideal response of the multivibrator circuit, thereby providing more accurate measurements of temperature.

【技术实现步骤摘要】

在第一个方面中，本专利技术涉及一种电子温度计，尤其是，然而并非仅仅涉及一种对测量人类或者动物受验者的体温，或者对于测量环境温度有用的温度计。在第二个方面中，本专利技术涉及一种由一个发射测量设备(最好是一个体温温度计)和一个便携式接收单元组成的遥测系统，该便携式接收单元显示感知的参数的测量值。本申请要求2000年12月12日申请的临时申请No.60/254,879的优先权。
技术介绍
若干现有技术的专利技术利用一个随温度而变的电阻性的部件与一个振荡器电路一起去形成一个数字式温度计。在现有技术中，热敏电阻时常被用作随温度而变、可变阻抗器件，其与一个充电电容器串联去形成该振荡器网络的频率控制单元。该方程式f=1(2πRC)]]>确定振荡频率，这里R是该电阻性元件(热敏电阻)的阻抗，并且C是该串联充电电容器的电容量。当温度变化之时，该热敏电阻的阻抗变化，并且从而频率变化。通过测量该频率，并且已知该电容的值，可以确定R的值。因为R是唯一地与温度有关系的，同样可以确定该温度。对于一个热敏电阻，该阻抗经由Steinhart-Hart方程式是与温度有关的。多谐振荡器作为振荡器电路用于低功率海洋学应用的使用被在Washburn的美国专利4,359,285中公开。颁布给Hanaoka的美国专利4,602,871和4,464,067公开了基于热敏电阻控制的振荡器的温度计，其参数强调小型化、轻量化，并且使用修正电路改善精确度。这后者的二个专利涉及其中传感器可以随低功率的手表装置使用的应用。测量该振荡器频率的一个缺点是人们必须非常精确地知道该电容器的值，以便精确地推导出该电阻的值。通常，很难精确地进行电容测量，并且此外，该电容值已知是一个随温度而变的参数。该电容可以随温度变化提高或者降低，并且变化的程度与在该电容器(Y5V，X7R，NPO等等)中使用的材料的精密类型有关。这个方法的另一个缺点是在该振荡器电路中的有源电路元件可以本身具有温度依赖性。这些依赖性对于推算是几乎不可能的，并且可以从电路到电路改变。某些现有技术试图通过校正技术降低该不受欢迎的温度依赖性。作为一个现有技术的例子，美国专利4,150,573公开了使用一个热敏电阻去控制脉冲振荡器电路。在此专利中，该脉冲振荡器输入端被在热敏电阻和一个固定电阻器之间切换。在由该热敏电阻产生的频率和由该固定电阻器产生的频率之间的比值被形成。这个比值分配与电路元件值和电源变化有关的不确定性。这提供了降低对高精确度部件的需要和降低电源变化影响的优点。但是，这个原理是复杂不必要的，并且其不能精确地测量该振荡器电路非理想的性能，其也不能使在该振荡器电路中的有源部件无效温度依赖性。由于在该开关装置中的温度变化，这个原理还可能引进误差。对于医学温度计，或者需要极端精确度的其他的应用(小于0.05度C误差)，不能容忍由电容变化和由有源电路元件变化引进的误差。需要一种方法，其降低这些对于小于0.01度C的电平的影响。此外，对于一个低功率应用，诸如微型可吸收的温度传感器，使用改进的、计算机控制的校正技术是不可允许的，因为该温度计必须是微型的，并且期望从1.5伏电源或者3.0伏电源供电。目前存在可利用的可吸收的对温度敏感的发射机，或者可吸收的温度监测器药丸。颁布给Kleinberg的美国专利No.4,689,621和颁布给Lesho等的美国专利No.4,844,076描述了供可吸收的胶囊中使用的对温度敏感的发射机。两个装置都公开了采用晶体控制振荡器，其在由该装置的温度确定的单一频率上连续地发送。Lesho等等也公开了一种采用频率计数器的接收机以确定该发射机的频率，并且执行计算去确定由该药丸感知的温度。但是，这些装置都具有严格的应用限制，因为它们是纯粹的模拟装置，连续地在单一频率上发射。这妨碍在单个受验者上或者在彼此非常接近于的受验者上使用多个装置，因为来自独立装置的信号彼此干扰，并且无法被区别。此外，该现有技术使用晶体的温度特性去改变该发射机的振荡频率，在该接收机中需要一个频率计数器或者其他的相干检测器去确定该绝对频率，以及从而确定温度。使用晶体去确定振荡频率也需要一个大规模校正过程，并且在使用之前需要该装置的用户去输入其校正值进入该接收机。为了防止在该可吸收的胶囊中使用的电池在储藏期间被消耗，该现有技术在该电池和该电路之间设置一个磁簧开关。因此，该装置必须以一个非常接近去保持该装置不工作的磁性被储存，或者其必须使用可充电电池，以及一个如在Lesho等中公开的再充电器。
技术实现思路
在第一个方面中，本专利技术的基础是一个包括一个随温度而变的电阻性元件的电路，该随温度而变的电阻性元件控制一个多谐振荡器的充电和放电时间。通过测量该充电和放电时间，并且以一个公式转换这些时间成分，可以确定该电阻性元件的阻抗值。因为该电阻性元件的电阻是唯一地与温度有关系的，该温度可以唯一地被确定。与现有技术一样，我们的专利技术也利用一个热敏电阻控制的多谐振荡器，通过RC组合该热敏电阻电阻和该充电电容器的值确定该热敏电阻控制的多谐振荡器的振荡频率。但是，该优选实施例包括若干在现有技术中未介绍的独特的构思。这些构思提供新颖的方法(1)无效通过该多谐振荡器电路的非理想的行为引进的误差；和(2)通过无效在无源和有源电路元件之内不受欢迎的温度感应效应大大地改善精确度。我们的专利技术在该优选实施例中利用一个CMOS 555定时器作为多谐振荡器电路。但是，在其他的应用中也可以使用其他的振荡器结构。例如，当更高的电压供电是可利用的时候，我们的方法可以利用一个双极5伏555定时器使用。本专利技术第一个方面优选实施例的第一个新颖的特点是，通过测量该传感器数字波形的充电和放电时间确定温度。通过测量放电时间对充电时间的比值，可以获得传感器响应，即由温度唯一地确定，该温度是该传感器与例如，体温、皮肤温度、环境温度等等处于平衡的温度。本专利技术第一个方面优选实施例的第二个新颖的特点是，通过代入一个精密固定基准电阻而不是热变电阻测量该传感器的单元常数，并且当该固定电阻器就位的时候，测量该传感器的响应。当就位的该热变电阻被该单元常数标准化的时候，随后完全测量该传感器响应，从而无效该不稳定多谐振荡器和该无源电路元件的非理想的影响，该无源电路元件控制该多谐振荡器频率。本专利技术第一个方面优选实施例的第三个新颖的特点是，当在一个特征温度上该热变电阻是稳定的时候，该固定基准电阻是一个精密的多重值热变电阻。对于一个热敏电阻，这个特征温度被称为“基准温度”，并且该热敏电阻在特征温度的电阻被称为基准电阻。理论上，该多重值是一个正整数，并且最好是一。本专利技术第一个方面优选实施例的第四个新颖的特点是，在通过替换该基准电阻的已知值而不是该热变电阻组合该传感器期间可以测量该单元常数，并且这个过程不需要使用一个温度稳定的沉浸池或者腔。按照本专利技术的第二个方面，一个温度测量系统由一个基于微控制器的测量设备和一个人佩带的接收单元组成，基于微控制器的测量设备发送温度数据，人佩带的接收单元译码该发送并且显示该温度。该测量设备包括三个电气辅助系统一个热敏电阻控制的多谐振荡器传感器电路，一个低功率微控制器，以及一个调制的发射机。一个精密热敏电阻提供一个用于连接在一个不稳定多谐振荡器结构中集成的定时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量参数值的测量系统，包括：一个发射机单元，其包含一个用于感测所述参数的传感器设备、一个发射机设备、一个光电检测器，和一个控制器，以及一个包含光发射设备的接收机单元，所述光发射设备可以被激发去发射一个起动信号和一个确 认信号，以及其中所述光电检测器发送所述起动信号和所述确认信号给所述控制器，并且所述控制器响应该起动信号去初始化该发射机单元的起动，并且所述控制器在所述起动信号之后的预定间隔内响应所述确认信号以完成所述发射机单元的起动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FG贝尔，DK巴顿，JS莱尔德，CT琼斯，
申请(专利权)人：迷你米特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]