手持式红外测温枪方案

 手持式红外测温枪是通过检测人体发出的红外信号，在不接触人体的情况下测量体温的测温装置。目前随着疫情的发展，在进出小区，公共场所等地方，都需要用到手持式红外测温仪，由于其能够在非接触的情况下测量体温，所以非常适用于检测带传染性疾病（比如新型冠状病毒、SARS病毒等）的人体温度。

电热堆探头的手持式红外测温仪原理框图如下：

本方案的MCU采用了华大半导体的HC32L136系列带LCD显示的超低功耗MCU。因其在超低功耗和突出的性能表现以及极具竞争力的价格，非常适合手持电池供电设备。HC32L136J8TA和HC32L136K8TA本身带有段码显示驱动，最大支持288段LCD段码屏。比较器(VC)和低电压检测器(LVD)可以直接就来检测电池的电量，这种方式对电池进行检测与用ADC检测相比，此方法不需要CPU的干预，因此速度更快，功耗更低并且在MCU深度休眠的时候，同样可以进行电量的检测。三路普通运放可以完成对热电堆NTC环境温度的信号处理及50Hz陷波电路。蜂鸣器频率发生器，可以省去驱动电路。芯片内部RTC可以进行定时定点的设置实现按时提醒测量体温。

方案的电源部分可以是2节、3节或4节干电池供电。如果采用2节电池供电可以省略LDO，系统电路的电源都直接由电池提供。采用3节电池供电的情况下，HC32L136芯片是可以直接适用的，因为MCU工作电压范围是1.8～5.5V，但如果其它电路不支持宽电压工作，就需要增加额外的LDO电路为其它电路供电。采用4节电池供电的情况，电源电路需要加LDO为电路供电。热电堆的参考电源选用低功耗，高精度的RS3002或BL8062芯片生成1.5V电压为其提供参考源，这样整个测量温度范围可以扩大。由于热电堆的输出电阻较高，因此运放部分的拓扑宜采用同相放大器，放大倍数大概需要 500 倍以上，需要预留低通滤波以降低输出噪声，为了尽量提高温度的分辨率，要求运放的 1/f 噪声小于 5uVpp，同时直流失调电压小于 10uV，电路中的运放 RS8551 是润石科技推出的一款自稳零零漂运放，具有超低的失调电压，非常适合用于 DC 或者低频信号放大。

本方案选用的芯片主要参数如下：

HC32L136系列MCU：

• 48MHz Cortex-M0+ 32 位 CPU 平台
• 0.5μA @ 3V 深度睡眠模式
• 0.9μA @3V 深度睡眠模式+ RTC 工作
• 4μS 超低功耗唤醒时间，使模式切换更加灵活高效，系统反应更为敏捷
• 64K 字节 FLASH 存储器，具有擦写保护功能
• 8K 字节 RAM 存储器，附带奇偶校验，增强系统的稳定性
• 通用 I/O 管脚 (56IO/64PIN, 40IO/48PIN)
• 内部高速时钟 4/8/16/22.12/24MHz
• 内部低速时钟 32.8/38.4KHz
• 多达7路定时器/计数器
• 丰富的UART、LPUAT、SPI、I2C通讯接口
• 蜂鸣器频率发生器，支持互补输出
• 硬件万年历 RTC 模块
• 4*40 / 6*38 / 8*36 LCD 驱动
• 12位1Msps采样的高速高精度 SARADC，内置运放，可测量外部微弱信号
• 集成 3 个多功能运算放大器
• 集成 6 位 DAC 和可编程基准输入的 2路电压比较器
• 集成低电压侦测器，可配置 16 阶比较电平，可监控端口电压以及电源电压
• 工作条件：-40 ~ 85℃，1.8 ~ 5.5V
• 封装形式：LQFP64/48

• 宽工作电压范围：2.5V~5.5V
• 超低失调电压：典型值 1uV值 ，最大值 5uV
• 超低温度漂移：典型值 5nV/°C，最大值 50nV/°C
• 超低输入偏置电流：50pA
• 单位增益带宽：4.5MHz
• 静态电流：640uA 每通道
• 0.01Hz~10Hz 噪声：0.75uVpp

• 宽输入电压范围：2.5V~36V
• 输出电流持续：150mA
• 超低静态电流：2.5uA
• 低压差：10mV/mA
• 超高 PSRR：54dB@1KHz
• 输出电压精度可选：1% 或者 2.5%
• 多种固定输出电压可选，有SOT-23，SOT-89-3，SOT-23-5 封装可选

• 宽输入电压范围：2.5V~16V
• 输出电流持续：250mA
• 超低静态电流：3uA
• 低压差：211mV@100mA (Vout=3.3V)，418mV@200mA (Vout=3.3V)
• 输出电压精度可选：±1% 或者 ±2%
• 多种固定输出电压可选，有SOT-23-3，SOT-89-3 封装可选