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額溫槍方案設計開發


額溫槍(紅外線測溫儀)針對量測人體額溫基準設計,使用非常簡單、方便。1秒可準確測溫,無鐳射點,免除對眼睛之潛在傷害,不需接觸人體皮膚,避免交叉感染,一鍵測溫,排查流感。適合家庭用戶、賓館、圖書館、大型企事業單位,也可以用于醫院、學校、海關、機場等綜合性場所,還可以提供給醫務人員在診所使用。

一、額溫槍用途

(1)人體體溫測量:準確的測量人體體溫,替代傳統的水銀體溫計。準備想要孩子的女性可以隨時利用紅外線測溫儀(額溫槍)來監測基礎體溫,記錄排卵期的體溫,并選擇合適的時機受孕,還能測溫判斷懷孕等等。當然,還有最重要的,隨時觀察自己體溫是否存在異常,避免感染流感,防范豬流感等。

(2)皮膚溫度測量:測量人體的皮膚的表面溫度,比如可用于斷肢再植入手術時需要測量皮膚的表面溫度。

(3)物體溫度測量:測量物體的表面溫度,比如可用于茶杯外表的溫度的測量。

(4)液體溫度測量:測量液體的溫度,如嬰兒洗澡水的溫度,寶寶洗澡的時候測一下水溫,不再擔心涼了或者燙著;還可以測量牛奶瓶的水溫,方便沖調Baby的奶粉。

(5)可以測量室溫。

深圳額溫槍方案公司

二、額溫槍工作原理

任何物體在高于絕對零度(-273℃)以上時都會向外發出紅外線,額溫槍通過傳感器接收紅外線,得出感應溫度數據。額溫槍的原理就是將熱釋電傳感器輸出的電壓信號準確轉換成溫度值顯示出來,其中的關鍵器件就是熱釋電傳感器,也被成為人體紅外傳感器。雖然測量原理不算復雜,但成品額溫槍依然有五大技術難點。

(1)傳感器輸出信號幅度小,實測電壓低至2μV。 (2)傳感器輸出信號幅度會受到環境溫度的影響,需要做環境溫度補償。 (3)傳統額溫槍方案不對外開放,有相關經驗的工程師少。 (4)做好額溫槍需要電子、光學、熱學的綜合知識。 (5)設計和生產需要精密的實驗測試環境(恒溫環境)和儀器設備(恒溫槽)。

2.1紅外測溫原理

物體處于絕對零度以上時,因為其內部帶電粒子的運動,以不同波長的電磁波形式,向外輻射能量,波長涉及紫外、可見、紅外光區,但主要處于0.76~3μm的近紅外、3~6μm中紅外、6~15μm遠紅外區。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此,通過對物體自身輻射的紅外能量的測量,便能準確地測定它的表面溫度,這就是紅外輻射測溫所依據的客觀。

2.2紅外測溫儀的工作過程

紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯集其視場內的目標紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀的光學零件以及位置決定。被測物體輻射的紅外線首先進入測溫儀的光學系統,再由光學系統匯聚射入的紅外線,使能量更加集中;聚集后的紅外線輸入到光電探測器中,探測器的關鍵部件是紅外線傳感器,它的任務是把光信號轉化為電信號;從光電探測器輸出的電信號經過放大器和信號處理電路按照儀器內部的算法和目標發射率校正后轉變為被測目標的溫度值。

三、額溫槍使用方法

將測溫探頭置于鼻梁之上,兩眼中間部位相對測體表溫度來說是最接近正常體溫的放射源,把額溫槍放于距此5-6cm處測溫。精度為±0.3,不建議做醫用,但可做流感快速,非接觸安全排查用.報警者可經醫院及時確診而進行防治。

人體正常體溫平均在36~37℃之間),超出37.1℃就是發熱,37.3-38℃是低燒,38.1-40℃是高燒。40℃以上隨時有生命危險。

額溫槍電路板設計

四、額溫槍的正常體溫是多少?

額溫的正常值是35.8到37.8攝氏度。額溫槍是通過內置的傳感器,對額頭輻射的紅外能量進行測量后,便能準確的測定出額頭表面溫度。額溫槍因具有簡、單快速并且無交叉感染的優勢,更適合機場、車站及商場等人流量較大的場所使用。

在測量體溫時為了保證結果的準確性,應避開頭發并用酒精清理掉皮膚的油脂和污垢。選擇額頭正中部,并且保持3至5厘米的距離操作,建議多次測量并選擇其中最高的一次作為結果。但是由于額頭是暴露在外的皮膚,受外界氣溫的影響較大。可以選擇手腕和脖子等部位,結果會更加真實準確。

五、額溫槍方案設計

體溫是人體最基本的生理參數,對于日常護理和病情檢測都是非常重要的,有許多疾病都能通過體溫的變化來預測。紅外測溫為測量人體體溫提供了快速、非接觸測量手段,解決了傳統測溫中需要接觸的問題,具有回應速度快、測量精度高、測量范圍廣以及可同時測量目標溫度和環境溫度的特點。非接觸紅外測溫計針對特定人群,比如兒童或老年人,有很好的效果。因此額溫槍的設計有重要的實用意義。

5.1額溫槍整體方案思路

SPCE061A精簡開發板作為整個系統的控制中心,負責控制啟動溫度測量,接收測量數據,計算溫度值,并根據取得鍵值控制播放顯示過程,同時通過音頻輸出通道播放溫度值;紅外測溫模塊負責溫度的測量、采集,并將采集數據通過數據端口傳送到SPCE061A單片機;LED鍵盤模組中的鍵盤控制溫度顯示和播放,數碼管顯示溫度值。SPCE061A根據LED鍵盤模組輸入的鍵值判斷是否進行溫度測量,如果要進行溫度測量,通過IOA13啟動紅外測溫模塊進行溫度測量,通過IOA14讀取紅外測溫模塊的時鐘,判斷時鐘的負跳沿,通過IOA15讀取測量數據。額溫槍系統框圖如圖1所示。

圖 1 額溫槍系統框圖

5.2額溫槍系統軟件設計

主程序流程圖如圖2所示,初始化紅外測溫模塊,初始化鍵盤;進入主程序循環,調用鍵盤掃描程序掃描鍵盤,根據鍵值判斷執行哪一個程序分支。如果第一個鍵(K1)按下,調用測量溫度程序測量,判斷是否正確測到目標溫度,否則繼續測量,直到測到正確數據;是則播放并顯示目標溫度值。然后再調用測量溫度程序測量,判斷是否正確測到環境溫度,否則繼續測量,直到測到正確數據;是則播放并顯示環境溫度值。如果第二個鍵(K2)按下,調用測量溫度程序測量,判斷是否正確測到目標溫度,否則繼續測量,直到測到正確數據;是則播放并顯示溫度值。如果第三個鍵(K3)按下,調用測量溫度程序測量,判斷是否正確測到環境溫度,否則繼續測量,直到測到正確數據;是則播放并顯示溫度值;如果沒有鍵盤按下,則返回重新掃描鍵盤。

圖 2 額溫槍主程序流程圖

5.3額溫槍系統整體測試

首先確認S5上的短路套已經拔掉,檢查電路各部分的連接是否正確,確認無誤后打開電池盒的電源。將紅外測溫模組的探頭對準測量目標,由LED鍵盤模組的K1~K3控制測量,其中K1為測量并播報目標溫度和環境溫度,K2為測量并播報目標溫度,K3為測量并播報環境溫度。經測試,該額溫槍系統的測量精度可以達到小數點后兩位數字,符合設計要求,語音播報功能也可以正常工作。測量距離上,由于測量時人工對準測量目標會有一定偏差,所以遠距離測量的準確性會有所降低,但是降低程度在允許范圍內。

總結

本系統的操作非常簡單,雖然取名為“額溫槍”,事實上并不是指只能從額部測量溫度,還可以測量任何有紅外發射的物體表面溫度,只是對準頭測溫主要是測量人體的體溫,作了個形象的比喻。該系統以SPCE061A精簡開發板作為整個系統的控制中心,結合紅外測溫模塊和鍵盤及LED顯示模組,實現了對溫度的非接觸紅外測量和語音播報,測量精度可以達到小數點后兩位數字,符合設計要求,具有一定的實用價值。

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