额温枪的测温原理解析

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2020-03-2610:19:16 评论 765 1358字阅读4分31秒

惠联华芯开发的《额温枪体温枪耳温枪控制板》,欢迎咨询合作!

冠状病毒疫情期间,大家都知道口罩脱销了,消毒酒精脱销了,其实医用的额温枪也脱销了,一枪难求,因为其快速测温,无接触测温的特点,在医院、机场、火车站、小区、海关等地方被广泛使用,额温枪成了名副其实的防疫物质。那么额温枪的测温原理是怎么实现的呢?本文其原理解析。

1、外观图
一个完整的额温枪产品是由外壳、内部电路板及电池(系统供电)三个部分组成,对于外壳我们就不说了,属于结构工程师设计范畴,下面重点讲述内部电路组成。

从上面额温枪的结构图,可以看出电路器件有:LED显示屏,红外温度传感器,电池,按键,蜂鸣器等。

2、硬件结构框图
根据以上组成,我们可以画出额温枪的大致硬件结构框图。

红外温度传感器:用于采集人体/物体的温度,红外额温枪一般距离额头1~3cm处进行测量,采集到的数据经过信号放大电路进行放大,信号放大电路是可选项。

MCU微处理器:接受红外温度传感器的数据进行处理,对于模拟式的传感器,需要添加A/D转换电路,将模拟信号转换为数字信号,再给MCU处理;对于数字式的温度传感器,可以直接给MCU进行处理。

按键模块:用于模式切换,测量物体,测量额头,测量颈部等模式切换,按键可以自定义,可以做开机键,系统复位键等。

LCD显示屏:MCU控制,用于对温度数据的显示。

蜂鸣器:报警模块,MCU设置正常的温度区间,如35~37.3℃,超过上限或者低于下限,进行蜂鸣器报警,温度过低或过高均不正常。

晶振电路:用于MCU微处理的时钟,提供震荡源。

电池:电池是整个系统的主电源,因为额温枪的便携性,必定是电池供电,电池供电的产品,最重要的是低功耗,在不工作时,系统需要进入睡眠模式,以达到更低的耗电,延长电池寿命。

电源管理:红外温度传感器,显示屏,蜂鸣器等模块的供电电压不一定相同,电池需要转换为合适的电压值给各模块供电,当然,也可以用可充电电池,加入充电电路。

3、红外温度传感器
额温枪其实就是一个单片机处理系统,最重要的就是红外温度传感器模块,传感器也决定了测量的精度,如下介绍一种常用的红外温度传感器MLX90615,MLX90615属于数字式传感器,开发中不需要外加A/D转换电路,最高精度可以达到0.2℃,因为体积小,开发方便,现在使用的还是比较多的。

体积很小,减少占用内部电路的空间,可以使产品更加便携。

工作电压3V,越低的电压意味能做更低的功耗,power-down模式电流仅1.1uA,也就是在温度计不工作时消耗电池的电量极少,这个参数对于电池供电产品来说十分重要。

4、内部框图

5、参考电路
管脚定义,支持PWM和SMBus两种模式

SMBus模式, 需要接两根线SDA和SCL,SDA和SCL需要接上拉电阻。

PWM模式,将SDA接到MCU带有PWM功能的管脚,上拉10K电阻到MCU的供电电源上,SCL连接到温度传感器电源VDD上。

小结
任何物体在高于绝对零度(-273℃)以上时都会向外发出红外线,额温枪通过红外温度传感器接收红外线,计算出温度数据,额温枪的实现其实并不是很难,学过单片机的小伙伴应该都能自己动手制作实现。

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