[轉貼] 額溫槍的測溫原理解析

ericchou

原文出處 : https://www.mcuxin.com/ewenqiang-yuanli-jiexi/

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，無接觸測溫的特點，在醫院、機場、火車站、社區、海關等地方被廣泛使用，額溫槍成了名副其實的防疫物質。那麼額溫槍的測溫原理是怎麼實現的呢？本文其原理解析。

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。
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從上面額溫槍的結構圖，可以看出電路器件有：LED顯示幕，紅外溫度感測器，電池，按鍵，蜂鳴器等。

2、硬體結構框圖
根據以上組成，我們可以畫出額溫槍的大致硬體結構框圖。
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紅外溫度感測器：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，採集到的資料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  ：接受紅外溫度感測器的資料進行處理，對於類比式的感測器，需要添加A/D轉換電路，將類比信號轉換為數位信號，再給MCU

                         處理；對於數位式的溫度感測器，可以直接給MCU進行處理。

按鍵模組       ：用於模式切換，測量物體，測量額頭，測量頸部等模式切換，按鍵可以自訂，可以做開機鍵，系統重定鍵等。

LCD顯示幕      ：MCU控制，用於對溫度資料的顯示。

蜂鳴器           ：報警模組，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      ：紅外溫度感測器，顯示幕，蜂鳴器等模組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組供電，當然，也可以

                       用可充電電池，加入充電電路。

3、紅外溫度感測器
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感測器模組，感測器也決定了測量的精度，如下介紹一種常用的紅外溫度感測器MLX90615，MLX90615屬於數位式感測器，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。
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工作電壓3V，越低的電壓意味能做更低的功耗，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。
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4、內部框圖
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5、參考電路
管腳定義，支援PWM和SMBus兩種模式
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SMBus模式， 需要接兩根線SDA和SCL，SDA和SCL需要接上拉電阻。
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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連接到溫度感測器電源VDD上。
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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感測器接收紅外線，計算出溫度資料，額溫槍的實現其實並不是很難，學過單片機的小夥伴應該都能自己動手製作實現。