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紅外額溫槍原理
一切溫度高于零度（-273.15℃）的物體都在不停地向周圍空間發(fā)射紅外能量。其輻射特性、輻射能量的大小、波長分布等都與物體表面溫度密切相關(guān)。反過來,通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫的機(jī)理。
人體與其他生物體一樣，自身也在向四周輻射釋放紅外能量，其波長一般為9-13μm，是處在0.76-100μm 的近紅外波段。由于該波長范圍內(nèi)的光線不被空氣所吸收，也就是說，人體向外輻射的紅外大小與環(huán)境影響無關(guān)，只是與人體含存與釋放能量大小有關(guān)，因此，只要通過對人體自身輻射紅外能量的測量就能準(zhǔn)確地測定人體表面溫度。人體紅外溫度傳感器就是根據(jù)這一原理，設(shè)計(jì)制作而成的。
紅外溫度傳感器
目前市面上的紅外溫度傳感器根據(jù)能量轉(zhuǎn)換所用材料不同，主要有以下幾種類型：
熱釋電型：硫酸三甘肽、鉭酸鋰等
熱電堆型：N型和P型的多晶硅
二極管型：單晶或多晶PN結(jié)
熱電容型：雙材料薄膜
熱敏電阻型：氧化釩、非晶硅等
?其實(shí)，這些類型都只是在接收紅外能量后，轉(zhuǎn)換方式和材料能效比不同而已。
目前耳、額溫槍采用的紅外傳感器均為熱電堆式，基本物理原理是塞貝克效應(yīng)。
熱電堆式溫度傳感器參數(shù)指標(biāo)：
測量范圍：-50℃-100℃；
測量精度：0.1℃以內(nèi)，±0.1%以內(nèi)；
工作溫度：-20℃-+85℃；
最大測量距離：≦0-50mm（加透鏡300-500mm）
輸出電壓：0-10mV；
熱電堆溫度傳感器最大量程范圍：-60℃到+1200℃
主要封裝形式：TO46(TO18)/TO39(TO5)
紅外額溫槍芯片
紅外溫槍核心芯片主要由ADC芯片和控制芯片設(shè)計(jì)組成，可實(shí)現(xiàn)按鍵控制、LCD顯示、電量檢測等功能。
? 紅外測溫儀的工作過程 ：
紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。
光學(xué)系統(tǒng)匯集其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件以及位置決定。
被測物體輻射的紅外首先進(jìn)入測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)，再由光學(xué)系統(tǒng)匯聚射入的紅外線，使能量更加集中，聚集后的紅外線輸入到光電探測器中。
探測器的關(guān)鍵部件是紅外線傳感器，它的任務(wù)是把光信號轉(zhuǎn)化為電信號;從光電探測器輸出的電信號經(jīng)過放大器和信號處理電路按照儀器內(nèi)部的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。
人體額溫槍的校準(zhǔn)
環(huán)境溫度：把傳感器置于25.00 +/-0.02 度水槽中，等穩(wěn)定后按下某個(gè)鍵確認(rèn)，一般耗時(shí)30秒。
黑體溫度：先把黑體爐調(diào)到37.00 +/-0.02度，再把傳感器塞入到黑體爐里，等穩(wěn)定后按下某個(gè)鍵確認(rèn)。一般耗時(shí)20
方案設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)需要準(zhǔn)備什么
殼有幾個(gè)功能鍵，分別什么作用
液晶屏需多少個(gè)腳
傳感器是數(shù)字的還是模擬
產(chǎn)品規(guī)格：什么樣的電池供電，家用還是醫(yī)用，是否需要校準(zhǔn)
生產(chǎn)測試要求
工廠有恒溫房? 中高低溫都可以調(diào)
是否懂弄散熱器? 結(jié)構(gòu), 光學(xué)組件和傳感器其中一個(gè)出了問題引致不斷測試修正也是不明確的因數(shù), 電子設(shè)計(jì)的工程師不一定能解決不了此些問題.
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紅外額溫槍方案
? 方案簡介
非接觸式紅外額溫計(jì)是一種利用現(xiàn)代傳感器測量技術(shù)、微電子技術(shù)等技術(shù)手段對被測對象進(jìn)行溫度測量的新型儀器。當(dāng)紅外額溫計(jì)對準(zhǔn)并靠近被測對象至數(shù)字接近式傳感器檢測的有效距離時(shí)，按下電源/測量鍵，并保持若干秒，則紅外額溫計(jì)內(nèi)部的紅外傳感器模塊就會(huì)進(jìn)行溫度采集，并轉(zhuǎn)化為電信號，隨之將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，而后通過通信接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。單片機(jī)通過數(shù)字溫度傳感器采集當(dāng)前環(huán)境溫度對傳輸?shù)臏囟葦?shù)字信號進(jìn)行相應(yīng)溫度補(bǔ)償處理，并把修正后的溫度作為當(dāng)前記錄編號存儲，同時(shí)判斷該溫度所處的LCD背光范圍，從而進(jìn)行相應(yīng)的背光顯示：（35.0-37.4℃）體溫正常綠色背光、（37.5-37.9℃）體溫偏高黃色背光、（38-42.9℃）體溫超高紅色背光，若體溫異常同時(shí)還會(huì)進(jìn)行“嘀嘀嘀嘀嘀”報(bào)警，最后語音播報(bào)當(dāng)前溫度。當(dāng)超過30 秒不使用，自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式省電。
??方案硬件圖框
本非接觸式紅外額溫計(jì)方案由超低功耗、高安全性的MCU:RJM8L151、電源模塊、按鍵模塊、紅外傳感器模塊、溫度傳感器（模塊）、數(shù)字接近式傳感器模塊、環(huán)境溫度傳感器、語音模塊、喇叭及LCD顯示模塊組成，其硬件框圖如下所示：
1.微控制器MCU
采用武漢瑞納捷電子技術(shù)有限公司推出的超低功耗、高安全性的RJM8L151系列MCU。該芯片具備出色的運(yùn)行和待機(jī)功耗表現(xiàn)，支持4路IO喚醒芯片，內(nèi)部集成了12位高精度逐次逼近型ADC、2通道的多功能比較器、定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)、看門狗定時(shí)器(WDT)、電源可編程電壓檢測（PVD）、中斷控制器、硬件真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、AES/DES/SM4硬件加密引擎及通信接口：UATR、SPI、IIC、GPIO、ISO7816、JTAG等模塊，具有性價(jià)比高、存儲容量大、安全性高，功耗低、接口豐富等特點(diǎn)。芯片支持采用KeiluVision或IAR集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)調(diào)試應(yīng)用代碼。RJM8L151系列安全MCU的硬件框圖如下圖所示：
2.電源模塊
采用2節(jié)AAA規(guī)格的干電池供電，利用電壓轉(zhuǎn)換芯片維持電源模塊的輸出電壓，以保證MCU、紅外傳感器、數(shù)字接近型傳感器、語音芯片、LCD屏等模塊在電池電壓下降的情況下正常穩(wěn)定工作。
3.傳感器模塊
A）采用集成紅外感應(yīng)模塊，模塊包括紅外熱電堆傳感器和專用處理芯片
優(yōu)點(diǎn)：電路穩(wěn)定、接口簡單、便于調(diào)試
缺點(diǎn)：價(jià)格較高
傳感器信號可選用MLX90614、HMS K1C1 F5.5以及10TP583T等，其中舉例如下：
紅外傳感器MLX90614的紅外感應(yīng)部分為81101熱電單元， 81101為紅外熱電堆傳感器，其接收目標(biāo)物體的紅外輻射信號，然后通過內(nèi)部DSP信號處理專用集成芯片MLX90302與17-bit ADC進(jìn)行信號放大，信號處理等過程，由 PWM或SMBus方式輸出（與標(biāo)準(zhǔn)速度IIC兼容）測量精度可達(dá)0.2%，測量速度快，低功耗MLX90614支持睡眠模式。數(shù)字溫度傳感器主要用于測環(huán)境溫度，以便紅外傳感器作溫補(bǔ)提升精度，數(shù)字接近型傳感器用來檢測測溫時(shí)的有效距離
B）采用熱電堆傳感器+外圍電路
優(yōu)點(diǎn)：成本較低
缺點(diǎn)：小信號放大和處理電路、溫度補(bǔ)償電路需要仔細(xì)設(shè)計(jì)和調(diào)試，產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期較長。
傳感器信號可選用MTP10-B7F55、RTP678等、其中舉例如下：
采用桑尼奇的MTP10-B7F55，可以實(shí)現(xiàn)快速、高精度測溫，其內(nèi)置NTC可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度測量來進(jìn)行溫補(bǔ)以提升精度，其應(yīng)用方式可以靈活選擇，原理如下：
（a）軟件溫度補(bǔ)償 （b）硬件溫度補(bǔ)償
（c）模擬接口 （d）數(shù)字接口
3.2數(shù)字接近型傳感器
用來判斷被測物體與PIR傳感器間的距離，只有在最佳物距比的情況下才啟動(dòng)測量，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，例如TMD26721。
3.3 環(huán)境溫度傳感器
其作用是獲取測量時(shí)的環(huán)境溫度，以此從紅外溫度傳感器的測量值中剔除環(huán)境溫度，得出被測人體溫度，對紅外溫度傳感器做補(bǔ)償。有的環(huán)境溫度傳感器被集成到熱電堆傳感器中，如MTP10-B7F55。
4.按鍵模塊
設(shè)計(jì)包含5個(gè)獨(dú)立按鍵，分別為電源/測量鍵、SET鍵、UP鍵、DOWN鍵、MODE鍵，其中前4個(gè)鍵都有休眠喚醒功能。
電源/測量鍵：按下按鍵進(jìn)行休眠喚醒后MCU執(zhí)行一次溫度測量，完成后顯示當(dāng)前溫度
SET鍵：按下按鍵進(jìn)行休眠喚醒后，進(jìn)入功能設(shè)置模式，每按1次依次對應(yīng)以下功能:
F1 顯示單位切換：默認(rèn)為°C，按下UP鍵則切換為°F，按下DOWM鍵則切換為°C
F2 語音播報(bào)開關(guān)ON/OFF：默認(rèn)開ON,按下UP鍵則切換為ON，按下DOWM鍵則切換為OFF
F3 刪除溫度記錄
UP鍵：從當(dāng)前溫度記錄往上翻，直至溫度記錄32，再翻一次轉(zhuǎn)到溫度記錄1
DOWN鍵：從當(dāng)前溫度記錄往下翻，直至溫度記錄1，再翻一次轉(zhuǎn)到溫度記錄32
MODE鍵：人體/體表模式切換
5.語音模塊
采用用語音芯片WTN1010/VC505來存儲語音片段，如‘十點(diǎn)’、‘℃’、‘℉’、‘一’、‘二’、、、‘九’、‘嘀嘀嘀嘀嘀’等，通過選段播放并湊起來形成完整語音，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲
6.LCD顯示模塊
采用RFD-TA20001ZT-11來顯示當(dāng)前溫度、當(dāng)前記憶溫度、測量模式、電池狀態(tài)、語音開關(guān)狀態(tài)等信息。
方案功能規(guī)格：
測量距離：3~8CM
測量模式:
人體模式:32.0-42.9℃(89.6-109.3°F)
體表模式:0.0-99.9℃(32.0-211.9°F)
測量時(shí)間：<6s
測量準(zhǔn)確度：±0.2℃(35.0°-42.0℃);±0.3C(其他范圍)
顯示分辨率：0.1°C或0.1°F
顯示單位：℃（攝氏度）與°F（華氏度）
支持32組儲存記憶
支持三色背光顯示：
體溫正常綠色背光（35.0-37.4℃）
體溫偏高黃色背光（37.5-37.9℃）
體溫超高紅色背光（38-42.9℃）
支持電池低壓顯示
支持語音播報(bào)
支持自動(dòng)關(guān)機(jī)省電
RJM8L151的優(yōu)勢：
超低功耗
多達(dá)6種低功耗管理模式可供選擇，其中深度睡眠功耗5nA，外部喚醒小于5us并支持4路IO喚醒，Halt模式下功耗低至0.4uA且RAM數(shù)據(jù)保持等，可大大延長電池的使用壽命。
內(nèi)置PVD可編程電壓檢測
可以對電池升壓后的輸入電壓實(shí)現(xiàn)快速階段式檢測與管理。
3)內(nèi)置12位高精度逐次逼近型ADC
可以直接對電池進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的電壓采集以便數(shù)字化顯示及掌握電池的使用狀態(tài)。
豐富的通信接口
芯片支持UATR、SPI、IIC、GPIO、ISO7816等，對擴(kuò)展功能而言，外圍設(shè)備可以有更多的通信方式選擇。
15位的看門狗定時(shí)器
內(nèi)置有1路15位的看門狗定時(shí)器，可用來在系統(tǒng)運(yùn)行異常或死機(jī)的狀態(tài)下來復(fù)位系統(tǒng)，將系統(tǒng)回歸正常運(yùn)行，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
存儲器安全
對內(nèi)部Flash、SRAM等存儲單元設(shè)計(jì)了高強(qiáng)度物理防護(hù)電路，有效防止惡意代碼竊取和反向分析。
版權(quán)聲明：本方案為CSDN博主「1028_Yang楊」的原創(chuàng)文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權(quán)協(xié)議，轉(zhuǎn)載請附上原文出處鏈接及本聲明。
原文鏈接：https://blog.csdn.net/weixin_44246277/article/details/104365045
數(shù)字電路技術(shù)
數(shù)字處理法原理是將熱敏電阻和熱電堆的信號轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)放大,通過A/D轉(zhuǎn)換由單片機(jī)釆集數(shù)據(jù)在內(nèi)部計(jì)算處理可以得到相應(yīng)的溫度值。
1、完整電路系統(tǒng)
2、時(shí)鐘電路
3、復(fù)位電路
