Sie sind hier: HomeRubrikenEmbedded Systeme

News, Produkte, Fachartikel zur KFZ-Elektronik: Motorsteuerungen, Infotainment, Telematik, Fahrwerkselektronik.

Biosensor-Eingangsstufe integriert: Multifunktionalität im Trend

Ein neues Mikrocontroller-Referenzdesign für Blutzuckermessgeräte bietet mehr Flexibilität, höhere Genauigkeit und kommt mit niedriger Versorgungsspannung aus.

Mikrocontroller RL78/L1A Bildquelle: © Renesas

Die Mikrocontroller RL78/L1A von Renesas integrieren analoge und digitale Funktionen in einem kompakten, stromsparenden Chip.

Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) gab es im Jahr 2014 422 Millionen erwachsene Diabetes-Patienten. Das bedeutet: Rund 8,5 % aller Erwachsenen über 18 Jahre leiden unter einer Blutzuckerfehlregulierung! Seit 1980 (damals 4,7  %) hat sich die Zahl der Betroffenen also nahezu verdoppelt. Für Diabetes-Patienten ist eine regelmäßige und konsistente Blutzuckerüberwachung ein wichtiger Teil ihres täglichen Umgangs mit der Krankheit, um mögliche Komplikationen zu vermeiden. Tragbare Blutzuckermessgeräte unterstützen sie dabei und sind bereits weit verbreitet.

Hersteller folgen dem Trend zur Multifunktionalität und integrieren mehrere Messfunktionen wie Blutzucker- und Hämoglobinmessungen in einem einzigen Überwachungsgerät. Solche Leistungsmerkmale erfordern jedoch komplexe Systemkonfigurationen und einen hohen Entwicklungsaufwand, um eine hohe Messgenauigkeit und lange Batterielaufzeiten zu erreichen.
Halbleiterspezialist Renesas hat für diesen Anwendungszweck neue Mikrocontroller entwickelt, die helfen sollen, den Entwicklungsaufwand zu verringern. Die 16-bit-Low-Power-MCUs der Produktfamilie »RL78/L1A« mit LCD-Treiber benötigen besonders wenig Strom. Sie eignen sich bestens für batteriebetriebene Sensoreinheiten im Gesundheitsbereich wie Blutzucker-, Laktat- und Cholesterinmessgeräte und andere, mit biochemischen Sensoren arbeitende Überwachungsgeräte.

Analoge und digitale Funktionen vereint

Auf einem Controller sind analoge und digitale Elemente vereint. Dadurch können früher benötigte externe Komponenten entfallen. Dank eines integrierten Analog-Frontends (AFE) für biochemische Sensorik erlaubt der RL78/L1A Blutzucker- und Hämoglobinmessungen mit nur einem Überwachungsgerät. Dies ermöglicht Systementwicklern das Design kleinerer Leiterplatten und damit den Aufbau kleinerer, leichterer und kostengünstigerer Endprodukte. Mithilfe der Renesas Promotion Boards (RPBs) können die RL78/L1A -Funktionen sofort evaluieren werden.
Im Gesundheitsbereich kommt es beim Messen der Vitalparameter sowohl auf die Effizienz der Analogfunktionen als auch die digitale Verarbeitungsleistung innerhalb der MCU an. Die Reneasas-Controller enthalten Analogschalter – ungewöhnlich für analoge MCU-Frontends. In Kombination mit einem A/D-Wandler kann man die Messschaltung einschließlich externer Schaltkreise per Software umschalten, wenn ein anderes Messobjekt erfasst werden soll. So ist beispielsweise in Geräten wie etwa bei Blutzuckermessgeräten das Justieren der Messgenauigkeit als Reaktion auf Unterschiede bei den Blutkomponenten ein Problem. Flexible Methoden wie alternierende Messungen zwischen Komponenten wie etwa Hämoglobin- und Blutzuckerwerten könnten diese Herausforderung lösen.
Renesas liefert Referenz-Software mit, über die sich die Präzision durch interne AFE-Funktionen wie 12-bit-A/D-Wandler, Rail-to-Rail-Operationsverstärker, interne Referenzspannungen und 12-bit-D/A-Wandler verbessern lässt. Schaltungsverbesserungen am AFE ermöglichen den Betrieb bei kleiner Versorgungsspannung. Während frühere Analogschaltungen nur bis zu einer Versorgungsspannung von minimal 2,4 V arbeiteten, lassen sich die neuen Produkte in vollem Umfang bis zu einer Versorgungsspannung von 2,0 V nutzen.
Renesas liefert seine neuen RL78/L1A-MCUs in sechs Produktversionen mit Gehäusen von 80 und 100 Pins sowie mit internen Flashspeicher-Kapazitäten von 48 KB bis 128 KB.