大联大友尚集团推出基于ST产品的超声波氧气浓度传感器模块方案

图示1-大联大友尚基于ST产品的超声波氧气浓度传感器模块方案的实体图

医用呼吸机和制氧机是治疗呼吸衰竭和功能障碍的一种有效的医疗手段。在过去三年，受新冠疫情影响，医用呼吸机和制氧机的需求与日剧增。如今，虽然全球大部分国家已经实施放开政策，但呼吸机和制氧机的需求依旧紧俏，并且作为医用呼吸机和制氧机中关键器件的氧气浓度和流量传感器市场缺口也长期存在。在这种趋势下，大联大友尚基于ST STM32F030K6T6芯片推出了超声波氧气浓度传感器模块方案可同时测量氧气浓度及流量，并达到超高的精准度。

图示2-大联大友尚基于ST产品的超声波氧气浓度传感器模块方案的场景应用图

超声波技术（超声波时差法）是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质（气体或液体）中顺流和逆流的传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。采用超声波原理的流量测量仅取决于流量和几何形状。

为了精准计算氧气浓度和流量，本方案主控采用了ST旗下STM32F030K6T6 MCU，其采用高性能的内核M0的48MHz 32位RISC内核，并高速嵌入式SRAM存储器以及广泛的增强型外设和I/O。STM32F030K6T6提供标准通信接口、一个12位ADC、七个通用16位定时器和一个高级控制PWM定时器。STM32F030K6T6微控制器工作电压范围为2.4至3.6V和工作温度为-40℃至+85℃。针对低功耗需求，STM32F030K6T6提供了全面的省电模式，可用于设计低功耗应用。

除此之外，在电源管理方面，本方案还采用了深圳芯天上的ME6203 LDO稳压器，其内置固定的参考电压源、误差修正电路及相位补偿电路以及短路保护电路，能够为系统带来安全供电的同时，降低系统成本。

图示3-大联大友尚基于ST产品的超声波氧气浓度传感器模块方案的方块图

借助超声波技术原理和STM32F030K6T6，此方案能够准确测量二元气体中的氧气浓度和流量，具备体积小巧、响应快速、测量准确、长期使用无漂移及寿命长等特点。

核心技术优势：

Ÿ 使用STM32F030K6T6的主控芯片，价格与性能相互补，ST提供的SDK驱动可快速开发；

Ÿ ME6203实现低成本LDO；

Ÿ 同时测量氧气浓度及流量，全量程温度补偿满足CMC、CE、EMC，ROHS认证，具有体积小巧、应用更灵活。

方案规格：

Ÿ 检测原理：超声波测量原理；

Ÿ 检测范围：

Ø O₂浓度：0~100%(PSA制氧机O₂浓度: 20.5%~95.6%)；

Ø O₂流量：0~10L/min；

Ÿ 检测精度：

Ø O₂浓度：±1.5%FS@(5~45)℃；

Ø O₂流量：±0.2L/min@(5~45)℃；

Ÿ 分辨率：

Ø O₂浓度：0.1%；

Ø O₂流量：0.1L/min；

Ÿ 响应时间：浓度：≤1.5s、流量：≤0.3s；

Ÿ 工作条件：-5℃~50℃，0~95%RH以下(非凝结)；

Ÿ 储存条件：-20℃~60℃，0~95%RH(非凝结)；

Ÿ 工作电压：DC 4.75V~12.6V，纹波＜50mA；

Ÿ 工作电流：平均工作电流<35mA；

Ÿ 信号输出：UART_TTL(3.3V)；

   产品尺寸：W80×H22×D25(mm)。