冠狀病毒疫情期間,大家都知道口罩脫銷了,消毒酒精脫銷了,其實醫用的額溫槍也脫銷了,一槍難求。因為其快速測溫(1秒測溫),無接觸測溫的特點,在醫院、機場、火車站、小區、海關等地方被廣泛使用,額溫槍成了名副其實的防疫物質。
常見人體測溫儀器分類
額溫槍
1、外觀圖
一個完整的額溫槍產品是由外殼、內部電路板及電池(系統供電)三個部分組成,對於外殼我們就不說了,屬於結構工程師設計範疇,下面重點講述內部電路組成。
從下面額溫槍的結構圖,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。
2、硬件結構框圖
根據以上組成,我們可以畫出額溫槍的大致硬件結構框圖。
- 紅外溫度傳感器:用於採集人體/物體的溫度,紅外額溫槍一般距離額頭1~3cm處進行測量,採集到的數據經過信號放大電路進行放大,信號放大電路是可選項。
- MCU微處理器:接受紅外溫度傳感器的數據進行處理,對於模擬式的傳感器,需要添加A/D轉換電路,將模擬信號轉換為數字信號,再給MCU處理;對於數字式的溫度傳感器,可以直接給MCU進行處理。
- 按鍵模塊:用於模式切換,測量物體,測量額頭,測量頸部等模式切換,按鍵可以自定義,可以做開機鍵,系統復位鍵等。
- LCD顯示屏:MCU控制,用於對溫度數據的顯示。
- 蜂鳴器:報警模塊,MCU設置正常的溫度區間,如35~37.3℃,超過上限或者低於下限,進行蜂鳴器報警,溫度過低或過高均不正常。
- 晶振電路:用於MCU微處理的時鐘,提供震盪源。
- 電池:電池是整個系統的主電源,因為額溫槍的便攜性,必定是電池供電,電池供電的產品,最重要的是低功耗,在不工作時,系統需要進入睡眠模式,以達到更低的耗電,延長電池壽命。
- 電源管理: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,電池需要轉換為合適的電壓值給各模塊供電,當然,也可以用可充電電池,加入充電電路。
3、紅外溫度傳感器
額溫槍其實就是一個單片機處理系統,最重要的就是紅外溫度傳感器模塊,傳感器也決定了測量的精度,如下介紹一種常用的紅外溫度傳感器MLX90615,MLX90615屬於數字式傳感器,開發中不需要外加A/D轉換電路,最高精度可以達到0.2℃,因為體積小,開發方便,現在使用的還是比較多的。
體積很小,減少佔用內部電路的空間,可以使產品更加便攜。
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,也就是在溫度計不工作時消耗電池的電量極少,這個參數對於電池供電產品來說十分重要。
內部框圖:
管腳定義,支持PWM和SMBus兩種模式:
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。
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。
小結
任何物體在高於絕對零度(-273℃)以上時都會向外發出紅外線,額溫槍通過紅外溫度傳感器接收紅外線,計算出溫度數據,額溫槍的實現其實並不是很難。
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