Renesas Electronics MCUs mit präziser Biosensor-Eingangsstufe

Die 16-Bit-Low-Power-Mikrocontroller (MCUs) der RL78/L1A-Produktfamilie von Renesas Electronis sind mit einem LCD-Treiber ausgestattet.

Die Controller eignen sich besonders für batteriebetriebene Sensoreinheiten für den Gesundheitsbereich wie Blutzucker-, Laktat- und Cholesterinmessgeräte und andere mit biochemischen Sensoren arbeitende Überwachungsgeräte. Dank eines integrierten Analog-Frontends (AFE) für biochemische Sensorik ermöglicht der RL78/L1A Blutzucker- und Hämoglobinmessungen mit nur einem einzigen Überwachungsgerät.

Der RL78/L1A bietet darüber hinaus verbesserte Leistung mit hochpräzisen Analogfunktionen und längerer Batterielaufzeit. Systementwickler können die extrem stromsparende, erhöhte Analog-Genauigkeit der RL78/L1A MCUs zum Aufbau kleinerer und leichterer medizinischer Geräte mit längerer Batterielaufzeit nutzen und Patienten damit effizienter bei ihren Gesundheitsproblemen wie Diabetes unterstützen. Renesas bietet darüber hinaus auch Renesas Promotion Boards (RPBs) an, mit denen Systementwickler die RL78/L1A-Funktionen sofort evaluieren können.

Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) gab es im Jahr 2014 rund 422 Mio. erwachsene Diabetes-Patienten. Dies entspricht 8,5 Prozent aller Erwachsenen über 18 Jahre, womit sich die Anzahl der Betroffenen seit 1980 (damals 4,7 Prozent) fast verdoppelt hat. Für Diabetes-Patienten ist eine regelmäßige und konsistente Blutzuckerüberwachung ein wichtiger Teil ihres täglichen Umgangs mit ihrem Gesundheitszustand, um mögliche Komplikationen zu vermeiden. Tragbare Blutzuckermessgeräte helfen hierbei und sind bereits weit verbreitet. Außerdem zeichnet sich in der Branche ein Trend ab, mehrerer Messfunktionen wie Blutzucker- und Hämoglobinmessungen in einem einzigen Überwachungsgerät zu implementieren. Solche Features erfordern jedoch komplexere Systemkonfigurationen und einen höheren Entwicklungsaufwand für bessere Messgenauigkeit und längere Batterielaufzeiten.

Renesas hat hierfür die neuen MCUs entwickelt, die einen Beitrag zu Verbesserungen der Endprodukte auf zweierlei Weise leisten: Als Erstes verringern diese neuen Bauteile den Stromverbrauch, was längere Batterielaufzeiten ermöglicht. Zweitens enthalten die verbesserten Produkte auf einem einzigen Chip sowohl analoge wie auch digitale Elemente, für die früher externe Komponenten nötig waren. Das ermöglicht kleinere Leiterplatten und kostengünstigere Endprodukte. Hier die wichtigsten Features der RL78/L1A MCU-Gruppe:

• Integrierte Analogschalter ermöglichen eine einfache Auswahl des Messobjekts und verbessern die Flexibilität der Messung – die RL78/L1A-MCU-Gruppe enthält Analogschalter, die es bisher kaum in analogen MCU-Frontends gab. Durch die Kombination von Schaltern mit einem eingebauten 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 die Justierung 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.

• Referenz-Software ermöglicht verbesserte Präzision bei Analogschaltungen – Renesas liefert Referenz-Software, mit der sich die Präzision durch den Einsatz interner AFE-Funktionen wie 12-Bit A/D-Wandlern, Rail-to-Rail-Operationsverstärkern, internen Referenzspannungen und 12-Bit D/A-Wandlern verbessern lässt. Neben höherer Gerätegenauigkeit bietet diese Software auch höhere Stabilität und ermöglicht damit präzisere Analogfunktionen in Anwendersystemen.

• Niederspannungsbetrieb bei Analogfunktionen ermöglicht längere Batterielaufzeiten in Endprodukten – Renesas hat verschiedene Schaltungsverbesserungen am AFE vorgenommen und ermöglicht damit eine geringere Versorgungsspannung. Dank dieser Verbesserungen kann die Messschaltung – die Hauptfunktion für Endprodukte wie Blutzuckermessgeräte – bis zum unmittelbaren Ende der effektiven Batterielaufzeit des Systems arbeiten.

Während frühere Analogschaltungen nur bis zu einer Versorgungsspannung von minimal 2,4 V arbeiten konnten und dann nicht mehr funktionierten, lassen sich die neuen Produkte in vollem Umfang bis zu einer Versorgung von 2,0 V nutzen. Der RL78/L1A ist in sechs Produktversionen mit Gehäusen von 80 und 100 Pins sowie mit internen Flashspeicher-Kapazitäten von 48 bis 128 KByte erhältlich.