简单聊一聊额温枪的硬件结构

今天的主角是额温枪。

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（1 秒测温），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。

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，从而计算出温度数据。

这篇文章简单聊一聊额温枪的硬件结构。

如下是常见测温仪器的对比，在疫情严重期间，非接触式和测温快显得尤为重要。
 

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。

从下面额温枪的结构图，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。
 

额温枪外观图

硬件框图

根据以上组成，我们大致可以画出额温枪的硬件结构框图，如下介绍各部分的作用。
 

额温枪硬件结构框图

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，有的温度传感器内部集成信号放大。

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。

蜂鸣器模块： 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。

电源管理模块： 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。

红外温度传感器
额温枪其实就是一个单片机处理系统，最重要的部分是红外温度传感器块，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。
 

温感外观

工作电压 3V： 越低的电压意味能作更低的功耗，power-down 模式电流仅 1.1uA，即温度计不工作状态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。
 

电气参数

从温感的内部框图可以看到，OPA 放大电路，A/D 模数转化，滤波电路，以及用 DSP 进行数据的处理。
 

内部框图

支持 PWM 和 SMBus 两种模式
 

管脚定义

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

SMBus 模式电路

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。

PWM 模式电路

今天的文章到这里就结束了。。。

编辑：hfy