今天的主角是額溫槍。

冠狀病毒疫情期間，大家都知道口罩脫銷(xiāo)了，消毒酒精脫銷(xiāo)了，其實(shí)醫(yī)用的額溫槍也脫銷(xiāo)了，一槍難求，因?yàn)槠淇焖贉y(cè)溫（1 秒測(cè)溫），無(wú)接觸測(cè)溫的特點(diǎn)，在醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、小區(qū)、海關(guān)等地方被廣泛使用，額溫槍成了名副其實(shí)的防疫物質(zhì)。

任何物體在高于絕對(duì)零度(-273℃)以上時(shí)都會(huì)向外發(fā)出紅外線，額溫槍通過(guò)紅外溫度傳感器接收紅外線，從而計(jì)算出溫度數(shù)據(jù)。

這篇文章簡(jiǎn)單聊一聊額溫槍的硬件結(jié)構(gòu)。

如下是常見(jiàn)測(cè)溫儀器的對(duì)比，在疫情嚴(yán)重期間，非接觸式和測(cè)溫快顯得尤為重要。

外觀圖

一個(gè)完整的額溫槍產(chǎn)品是由外殼、內(nèi)部電路板及電池三個(gè)部分組成，對(duì)于外殼我們就不說(shuō)了，屬于結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)范疇，下面重點(diǎn)講述內(nèi)部電路組成。

從下面額溫槍的結(jié)構(gòu)圖，可以看出電路器件有：LED 顯示屏、紅外溫度傳感器、電池、按鍵、蜂鳴器等。

額溫槍外觀圖

硬件框圖

根據(jù)以上組成，我們大致可以畫(huà)出額溫槍的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如下介紹各部分的作用。

額溫槍硬件結(jié)構(gòu)框圖

紅外溫度傳感器： 用于采集人體 / 物體的溫度，紅外額溫槍一般距離額頭 1~3cm 處進(jìn)行測(cè)量，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，信號(hào)放大電路是可選項(xiàng)，有的溫度傳感器內(nèi)部集成信號(hào)放大。

MCU 微處理器： 接受紅外溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)于模擬式的傳感器，需要添加 A/D 轉(zhuǎn)換電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再給 MCU 處理；對(duì)于數(shù)字式的溫度傳感器，可以直接給 MCU 進(jìn)行處理。

按鍵模塊： 用于模式切換，測(cè)量物體，測(cè)量額頭，測(cè)量頸部等模式切換，按鍵可以自定義，可以做開(kāi)機(jī)鍵，系統(tǒng)復(fù)位鍵等。

LCD 顯示屏： MCU 控制，用于對(duì)溫度數(shù)據(jù)的顯示。

蜂鳴器模塊： 報(bào)警模塊，MCU 設(shè)置正常的溫度區(qū)間，如 35~37.3℃，超過(guò)上限或者低于下限，進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警，溫度過(guò)低或過(guò)高均不正常。

晶振電路： 用于 MCU 微處理的時(shí)鐘，提供震蕩源。

電池： 電池是整個(gè)系統(tǒng)的主電源，因?yàn)轭~溫槍的便攜性，必定是電池供電，電池供電的產(chǎn)品，最重要的是低功耗，在不工作時(shí)，系統(tǒng)需要進(jìn)入睡眠模式，以達(dá)到更低的耗電，延長(zhǎng)電池壽命。

電源管理模塊： 紅外溫度傳感器，顯示屏，蜂鳴器等模塊的供電電壓不一定相同，電池需要轉(zhuǎn)換為合適的電壓值給各模塊供電，當(dāng)然，也可以用可充電電池，加入充電電路。

紅外溫度傳感器
額溫槍其實(shí)就是一個(gè)單片機(jī)處理系統(tǒng)，最重要的部分是紅外溫度傳感器塊，傳感器也決定了測(cè)量的精度，如下介紹一種常用的紅外溫度傳感器 MLX90615，MLX90615 屬于數(shù)字式傳感器，開(kāi)發(fā)中不需要外加 A/D 轉(zhuǎn)換電路，最高精度可以達(dá)到 0.2℃，因?yàn)轶w積小，開(kāi)發(fā)方便，現(xiàn)在使用的還是比較多的。

體積很?。?減少占用內(nèi)部電路的空間，可以使產(chǎn)品更加便攜。

溫感外觀

工作電壓 3V： 越低的電壓意味能作更低的功耗，power-down 模式電流僅 1.1uA，即溫度計(jì)不工作狀態(tài)消耗電池的電量極少，這個(gè)參數(shù)對(duì)于電池供電產(chǎn)品來(lái)說(shuō)十分重要。

電氣參數(shù)

從溫感的內(nèi)部框圖可以看到，OPA 放大電路，A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)化，濾波電路，以及用 DSP 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

內(nèi)部框圖

支持 PWM 和 SMBus 兩種模式

管腳定義

參考電路：
SMBus 模式，需要接兩根線 SDA 和 SCL，SDA 和 SCL 需要接上拉電阻。

SMBus 模式電路

PWM 模式，將 SDA 接到 MCU 帶有 PWM 功能的管腳，上拉 10K 電阻到 MCU 的供電電源上，SCL 連接到溫度傳感器電源 VDD 上。

PWM 模式電路

今天的文章到這里就結(jié)束了。。。

編輯：hfy