疫情期间，天天对着你“开枪”的额温枪，你知道它的工作原理吗？

大家好，我是记得诚。

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，此篇博客讲述额温枪的工作原理。

高铁站额温枪测量体温

文章目录

一、测温仪器比较
二、额温枪剖析
- 1. 外观图
- 2. 硬件框图
- 3. 红外温度传感器
三、小结一下

一、测温仪器比较

测温仪器	测试部位	接触类型	精度	年龄	原理	测温时间
玻璃体温计	腋下/口腔	接触式	±0.1℃	成人	水银热胀冷缩	腋下一般7~10min，口腔或者肛门3-5min
电子体温计	口腔/腋下/肛门	接触式	±0.1℃	不限儿童成人	利用温度传感器（热敏电阻，热电偶或者集成温度传感器等）采集	10S~3min
额温枪	额头	非接触式	±0.1℃	不限儿童成人	检测人体/物体发出的红外线计算体温	1~2S
耳温枪	耳蜗内部	接触式	±0.1℃	不限儿童成人	检测鼓膜所发出的红外线光谱来计算体温，不同温度的物体所产生的红外线光谱也不同	1~2S

二、额温枪剖析

1. 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

2. 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。

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。

额温枪硬件结构框图

3. 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

三、小结一下

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，计算出温度数据，额温枪的实现其实并不是很难，学过单片机的小伙伴应该都能自己动手制作实现。最近疫情严重，额温枪出现频率很高，一时兴起，写了这篇博客。