Diseño y desarrollo de pistola de temperatura frontal.

2020-07-31 08:56:23 fandoukeji

La pistola de temperatura de la frente (termómetro infrarrojo) está diseñada para medir la temperatura de la frente del cuerpo humano, es muy simple y conveniente de usar. Medición precisa de la temperatura en 1 segundo, sin mancha láser, evite daños potenciales en los ojos, no es necesario tocar la piel humana, evite infecciones cruzadas, medición de temperatura con un solo clic y verifique si hay gripe. Es adecuado para usuarios domésticos, hoteles, bibliotecas, grandes empresas e instituciones, y también se puede utilizar en hospitales, escuelas, aduanas, aeropuertos y otros lugares integrales, y también puede ser utilizado por personal médico en clínicas.


1. Uso del termómetro de frente

(1) Medición de la temperatura del cuerpo humano: medición precisa de la temperatura del cuerpo humano, reemplazando los termómetros de mercurio tradicionales. Las mujeres que están listas para tener hijos pueden usar termómetros infrarrojos (termómetros de frente) para controlar la temperatura basal del cuerpo, registrar la temperatura corporal durante la ovulación y elegir el momento adecuado para concebir, y también pueden medir la temperatura para determinar el embarazo, etc. Por supuesto, lo más importante es observar si hay alguna anormalidad en la temperatura de su cuerpo en cualquier momento, para evitar la infección con gripe y para prevenir la gripe porcina.


(2) Medición de la temperatura de la piel: medición de la temperatura de la superficie de la piel humana. Por ejemplo, se puede utilizar para medir la temperatura de la superficie de la piel durante la cirugía de reimplantación.


(3) Medición de la temperatura del objeto: mida la temperatura de la superficie de un objeto, por ejemplo, se puede usar para medir la temperatura de la superficie de una taza de té.


(4) Medición de la temperatura del líquido: mida la temperatura del líquido, como la temperatura del agua de baño del bebé. Cuando el bebé se esté bañando, mida la temperatura del agua, ya no se preocupe por el frío o el calor; también puede medir la temperatura del agua del biberón para facilitar la preparación de leche en polvo para bebés .


(5) Se puede medir la temperatura ambiente.


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2. Principio de funcionamiento de la pistola de temperatura frontal

Cualquier objeto emitirá rayos infrarrojos cuando sea superior al cero absoluto (-273 ° C), y la pistola de frente recibirá rayos infrarrojos a través del sensor para obtener los datos de detección de temperatura. El principio de la pistola de temperatura frontal es convertir con precisión la señal de voltaje emitida por el sensor piroeléctrico en un valor de temperatura y mostrarlo. El componente clave es el sensor piroeléctrico, que también se denomina sensor infrarrojo del cuerpo humano. Aunque el principio de medición no es complicado, el termómetro de frente terminado todavía tiene cinco dificultades técnicas importantes.


(1) La amplitud de la señal de salida del sensor es pequeña y el voltaje medido es tan bajo como 2 μV. (2) La amplitud de la señal de salida del sensor se verá afectada por la temperatura ambiente y se requiere una compensación de la temperatura ambiente. (3) El programa tradicional de termómetro de frente no está abierto al mundo exterior, y hay pocos ingenieros con experiencia relevante. (4) Una buena pistola de temperatura para la frente requiere un conocimiento exhaustivo de la electrónica, la óptica y el calor. (5) El diseño y la producción requieren un entorno de prueba experimental preciso (entorno de temperatura constante) y un equipo (baño de temperatura constante).


2.1 Principio de medición de temperatura infrarroja


Cuando el objeto está por encima del cero absoluto, debido al movimiento de las partículas cargadas en su interior, irradia energía en forma de ondas electromagnéticas de diferentes longitudes de onda.La longitud de onda involucra regiones de luz ultravioleta, visible e infrarroja, pero principalmente en el infrarrojo cercano de 0.76 ~ 3μm y 3 ~ 6μm. Infrarrojo medio, zona de infrarrojo lejano de 6 ~ 15 μm. El tamaño de la energía de radiación infrarroja de un objeto y su distribución según la longitud de onda tienen una relación muy estrecha con la temperatura de su superficie. Por lo tanto, al medir la energía infrarroja irradiada por el propio objeto, se puede determinar con precisión la temperatura de su superficie, que es el objetivo en el que se basa la medición de la temperatura de radiación infrarroja.


2.2 El proceso de trabajo del termómetro infrarrojo


El termómetro infrarrojo se compone de sistema óptico, fotodetector, amplificador de señal, procesamiento de señal, salida de pantalla y otras partes. El sistema óptico recoge la energía de radiación infrarroja del objetivo en su campo de visión, y el tamaño del campo de visión está determinado por las partes ópticas y la posición del termómetro. El infrarrojo irradiado por el objeto a medir primero ingresa al sistema óptico del termómetro, y luego el sistema óptico condensa el infrarrojo entrante para concentrar la energía; el infrarrojo recolectado se ingresa al fotodetector, el componente clave del detector es el sensor infrarrojo, Su tarea es convertir la señal óptica en una señal eléctrica; la salida de señal eléctrica del fotodetector se convierte en el valor de temperatura del objetivo medido después de ser corregido por el amplificador y el circuito de procesamiento de señal de acuerdo con el algoritmo interno del instrumento y la emisividad del objetivo.


3. Cómo usar la pistola de temperatura frontal

Coloque la sonda de medición de temperatura en el puente de la nariz, y la parte media de los ojos es la fuente radiactiva más cercana a la temperatura corporal normal en relación con la temperatura de la superficie corporal. Coloque el termómetro de la frente a 5-6 cm de distancia para medir la temperatura. La precisión es de ± 0.3. No se recomienda para uso médico, pero puede usarse para la investigación rápida de la gripe y la seguridad sin contacto. El hospital puede diagnosticar la alarma a tiempo para su prevención.


La temperatura corporal normal del cuerpo humano es entre 36 ~ 37 ℃ en promedio). Si excede 37.1 ℃, significa fiebre, 37.3-38 ℃ significa fiebre baja, y 38.1-40 ℃ significa fiebre alta. Por encima de 40 ° C, la vida está en peligro en cualquier momento.


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4. ¿Cuál es la temperatura corporal normal del termómetro de frente?

El valor normal de la temperatura de la frente es de 35.8 a 37.8 grados centígrados. La pistola de temperatura de la frente mide la energía infrarroja irradiada por la frente a través de un sensor incorporado, y luego puede determinar con precisión la temperatura de la superficie de la frente. Las pistolas de temperatura frontal tienen las ventajas de la simplicidad, la velocidad y la ausencia de infección cruzada, por lo que son más adecuadas para su uso en lugares con mucho tráfico, como aeropuertos, estaciones y centros comerciales.


Para garantizar la precisión de los resultados al medir la temperatura corporal, evite el cabello y use alcohol para limpiar el aceite y la suciedad de la piel. Elija la mitad de la frente y mantenga una distancia de 3 a 5 cm. Se recomienda medir varias veces y elegir la más alta como resultado. Sin embargo, debido a que la frente está expuesta a la piel, se ve muy afectada por la temperatura exterior. Puede elegir partes como la muñeca y el cuello, y el resultado será más realista y preciso.


Cinco, diseño del programa de pistola de temperatura frontal

La temperatura corporal es el parámetro fisiológico más básico del cuerpo humano. Es muy importante para el cuidado diario y la detección de enfermedades. Muchas enfermedades pueden predecirse por cambios en la temperatura corporal. La medición de temperatura infrarroja proporciona un método de medición rápido y sin contacto para medir la temperatura del cuerpo humano y resuelve el problema del contacto en la medición de temperatura tradicional.Tiene las características de velocidad de respuesta rápida, alta precisión de medición, amplio rango de medición y medición simultánea de temperatura objetivo y temperatura ambiente. . Los termómetros infrarrojos sin contacto tienen buenos resultados para grupos específicos de personas, como niños o ancianos. Por lo tanto, el diseño del termómetro de frente tiene una importancia práctica importante.


5.1 El plan general de la pistola de temperatura frontal


Como centro de control de todo el sistema, la placa de desarrollo simplificada SPCE061A es responsable de controlar el inicio de la medición de temperatura, recibir datos de medición, calcular los valores de temperatura y controlar el proceso de reproducción y visualización de acuerdo con los valores clave obtenidos, y al mismo tiempo reproducir el valor de temperatura a través del canal de salida de audio; el módulo de medición de temperatura infrarroja es responsable de la temperatura Mida, recopile y transmita los datos recopilados a SPCE061A MCU a través del puerto de datos; el teclado en el módulo de teclado LED controla la visualización y reproducción de la temperatura, y el tubo digital muestra el valor de la temperatura. SPCE061A determina si se realiza la medición de temperatura de acuerdo con el valor del teclado introducido por el módulo de teclado LED. Si se va a realizar la medición de temperatura, inicie el módulo de medición de temperatura infrarroja a través de IOA13 para la medición de temperatura y lea el reloj del módulo de medición de temperatura infrarroja a través de IOA14 para determinar el borde negativo del reloj , Lea los datos de medición a través de IOA15. El diagrama de bloques del sistema de pistola de temperatura frontal se muestra en la Figura 1.


图 1 额温枪系统框图

5.2 Diseño de software del sistema de pistola de temperatura frontal


El diagrama de flujo del programa principal se muestra en la Figura 2, inicializa el módulo de medición de temperatura infrarroja, inicializa el teclado; ingresa al bucle principal del programa, llama al programa de escaneo del teclado para escanear el teclado y determina qué rama del programa ejecutar de acuerdo con el valor de la tecla. Si se presiona la primera tecla (K1), se llama al programa de temperatura de medición para determinar si la temperatura objetivo se mide correctamente; de lo contrario, la medición continúa hasta que se miden los datos correctos; en caso afirmativo, se reproduce y muestra el valor de temperatura objetivo. Luego llame al programa de medición de temperatura para determinar si la temperatura ambiente se mide correctamente; de lo contrario, continúe midiendo hasta que se midan los datos correctos; si es así, se reproducirá y mostrará el valor de temperatura ambiente. Si se presiona la segunda tecla (K2), llame al programa de medición de temperatura para determinar si la temperatura objetivo se mide correctamente; de lo contrario, continúe midiendo hasta que se midan los datos correctos; en caso afirmativo, reproduzca y muestre el valor de temperatura. Si se presiona la tercera tecla (K3), llame al programa de medición de temperatura para determinar si la temperatura ambiente se mide correctamente; de lo contrario, continúe midiendo hasta que se midan los datos correctos; en caso afirmativo, toque y muestre el valor de temperatura; si no se presiona ningún teclado, entonces Vuelva a volver a escanear el teclado.


图 2 额温枪主程序流程图

5.3 Prueba general del sistema de pistola de temperatura frontal


Primero confirme que el manguito de cortocircuito en S5 se ha desconectado, verifique si las conexiones de todas las partes del circuito son correctas y encienda la alimentación de la caja de la batería después de confirmar que es correcta. Apunte la sonda del módulo de medición de temperatura infrarroja al objetivo de medición, y la medición es controlada por K1 ~ K3 del módulo de teclado LED. K1 es medir y transmitir la temperatura objetivo y la temperatura ambiente, K2 es medir y transmitir la temperatura objetivo, y K3 es medir y transmitir. Temperatura ambiente. Después de la prueba, la precisión de medición del sistema de pistola de temperatura de la frente puede alcanzar dos dígitos después del punto decimal, que cumple con los requisitos de diseño, y la función de transmisión de voz también puede funcionar normalmente. En la distancia de medición, la precisión de la medición de larga distancia se reducirá debido a una cierta desviación en la alineación manual del objetivo de medición durante la medición, pero el grado de reducción está dentro del rango permitido.


para resumir


El funcionamiento de este sistema es muy simple: aunque se llama "pistola de temperatura de la frente", de hecho no significa que la temperatura solo se pueda medir desde la frente, sino que también puede medir la temperatura de la superficie de cualquier objeto con emisión infrarroja. Medir la temperatura corporal del cuerpo humano forma una metáfora vívida. El sistema utiliza la placa de desarrollo simplificada SPCE061A como el centro de control de todo el sistema, combinado con el módulo de medición de temperatura infrarroja, el teclado y el módulo de pantalla LED, para lograr la medición infrarroja sin contacto de la temperatura y la transmisión de voz, y la precisión de la medición puede alcanzar dos dígitos después del punto decimal. Cumple con los requisitos de diseño y tiene cierto valor práctico.