在抗疫的電子產(chǎn)品中，用量最大的就是測溫儀了，全國增大產(chǎn)量的同時，也引發(fā)了對該產(chǎn)品質(zhì)量和性能的考慮。

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2003年6月發(fā)布了《測量人體溫度的紅外溫度計校準規(guī)范》，其中對紅外溫度計和紅外篩選儀的計量性能要求如下。

從上圖可以獲知，在35-42℃的范圍內(nèi)，必須要做到0.1℃的分辨率，最大允許誤差為0.2/0.3℃。這個要求看似簡單，實現(xiàn)起來卻難住了不少設(shè)計方案的工程師。

額溫槍原理與技術(shù)難點

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(zhuǎn)換成溫度值顯示出來，其中的關(guān)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(shù)難點。

1.傳感器輸出信號幅度小，實測電壓低至1~2μV。
2.傳感器輸出信號幅度會受到環(huán)境溫度的影響，需要做環(huán)境溫度補償。
3.傳統(tǒng)額溫槍方案不對外開放，有相關(guān)經(jīng)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(shè)計和生產(chǎn)需要精密的實驗測試環(huán)境（恒溫環(huán)境）和儀器設(shè)備（恒溫槽）。

HQPCBA0303額溫槍原理圖 / 華秋智造

以上是華秋智造的HQPCBA0303額溫槍原理圖，包含了電池，LDO，按鍵，背光，傳感器，MCU，LCD，EEPROM和蜂鳴器。以下是這款額溫槍的參數(shù)說明。

工作電壓：1.8～5.5V
工作溫度：0～45℃（建議16～35℃）
工作電流：5mA @ 3V
待機電流：< 10μA @ 3V
測量時間：1s
測量精度：±0.2℃（16～35℃）
顯示精度：0.1℃
量 程：0～60℃（超出35～42℃精度下降）
適用探頭：直接兼容所有熱電堆模擬傳感器

電源

該方案可選3V/9V供電，但9V電池并不常用，此處選用3V。帶使能腳LDO可以降低待機電流，做到10μA以下，將待機時間延長至一年以上。通過LDO產(chǎn)生穩(wěn)定1.8V給運放供電并做ADC參考電壓。而主控則直接與電池正極連接，并用兩個電阻來進行低壓檢測，盡可能選取較大阻值，否則會導致待機電流偏高。

該設(shè)計也可以進一步加入防反接設(shè)計，從而預防元器件燒毀的情況。防反接的設(shè)計有三種：
1.串聯(lián)二極管：會產(chǎn)生一定壓降，9V電池的話沒有問題，但不適用于3V電池供電。
2.正負極反向并聯(lián)二極管：這種方式簡單可靠，但反接時電流較大。
3.加MOS管：壓降小，但成本較高。

按鍵、LCD和背光顯示、蜂鳴器

按鍵：可以并聯(lián)小電容提高ESD抗擾能力，以便通過EMC測試。

LCD顯示：LCD與斑馬條連接時，PCB要用沉金工藝，不然時間一長會出現(xiàn)氧化，出現(xiàn)內(nèi)阻加大，接觸不良等情況，影響顯示效果。
背光顯示：背光燈可以改低電平點亮或者加入三極管增大驅(qū)動能力

蜂鳴器：并聯(lián)一個電阻可以換用成本更低的無源蜂鳴器

EEPROM數(shù)據(jù)存儲

EEPROM：優(yōu)先使用內(nèi)部Flash存儲數(shù)據(jù)，同時預留EEPROM防止內(nèi)部Flash可擦寫次數(shù)不夠。

Flash擦寫次數(shù)可達2萬次，人流密集場景下每天1000次的測量頻率，數(shù)據(jù)只能夠保存20天。在程序上可以采用分區(qū)循環(huán)存儲從而提高可存儲次數(shù)。

傳感器信號處理

該方案兼容不同的傳感器，考慮到不同傳感器的信號強度不同，需要通過改變放大電路的電阻阻值來調(diào)整放大倍數(shù)（300/500/820）。當選擇運放供電電壓時，1.8V對測量分辨率有好處，但不同放大器的供電參數(shù)不同，建議留適當余量。

至于為什么要選取1.8V作為ADC參考電壓呢？我們可以看看下面的分辨率區(qū)別。

1.8V電壓 12位ADC 0.44mV/Bit 最高85℃
2.5V電壓 12位ADC 0.61mV/Bit 最高115℃

以0.9V作為中心精準電壓，保證高于和低于環(huán)境溫度的目標都能測量。0.9V可以讓放大器工作在線性放大區(qū)，可以根據(jù)實際需求適當調(diào)整。該方案選用聚洵GS8552的雙通道運放，一路用來放大，一路用來保證0.9V的輸出。如需降低成本的話可以選用GS8251，其中0.9V直接用電阻分壓，但選用的阻值要小。

主控選型

HC32L136 / 華大半導體

本方案綜合性能，價格與供貨三個元素，選用了華大的HC32L136。

該芯片擁有64K字節(jié)的Flash存儲器，自帶LCD驅(qū)動和12高精度ADC。但因為采用的是ARM M0內(nèi)核，所以工作電流稍大（3V 24MHz工作電流為130μA）

標定

測量儀器做出來后還要進行標定，額溫槍的標定方式分為三種。

單點標定：要求簡單，無需恒溫房，只需一個恒溫槽，精度較低，可以滿足篩選要求。標定時間<10秒。

雙點標定：要求適中，普通空調(diào)恒溫房，需要兩個恒溫槽，大部分精度為±0.2℃，部分精度±0.3℃。標定時間10~20秒

多點標定：要求較高，專業(yè)恒溫房，至少需要兩個恒溫槽，精度高，批量符合過檢標準。標定時間30秒。

認證

如果要想將額溫槍產(chǎn)品出口到歐洲的話，還需要通過CE認證。認證的簡要流程如下：
1.廠家需要做ISO13485醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系，找歐盟公告機構(gòu)、有資質(zhì)發(fā)該體系證書的機構(gòu)審核。
2.測試
通過額溫槍四個標準的測試
EN60601-1 醫(yī)用電氣安全通用標準
EN60601-1-2 電磁兼容
EN60601-2-56 額溫槍專標，性能標準
EN60601-1-11 醫(yī)療產(chǎn)品家用環(huán)境試驗標準
3.技術(shù)文件編寫，根據(jù)MDR醫(yī)療器械指令編寫產(chǎn)品技術(shù)文件，遞交發(fā)證的歐盟機構(gòu)審核。
4.找到歐盟代表，拿資料去歐盟主管當局申請注冊備案。
5. 2和3審核通過后，歐盟歐盟公告機構(gòu)將所有資料遞交給歐盟總部機構(gòu)頒發(fā)CE證書。

額溫槍從設(shè)計到上市的流程就是這些，作為一款二類醫(yī)療器械，穩(wěn)定性和精度是必須保證的。尤其是在當下國外疫情未見緩勢，國內(nèi)額溫檢測仍未松懈的情況下，通過CE驗證且精密的可靠額溫槍能提供更大的助力。

如果沒有專業(yè)恒溫房又想要過認證呢？華秋可以協(xié)助建立標準生產(chǎn)流程、指導過認證，并實現(xiàn)更迅捷的出貨速度，從完整開發(fā)方案到PCBA模組的配齊服務(wù)，最低至20元以內(nèi)。

本文由電子發(fā)燒友網(wǎng)原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。如需轉(zhuǎn)載，請?zhí)砑游⑿盘杄lecfans999。

無需修改程序、兼容所有模擬傳感器的華秋額溫槍pcba，了解詳情>>