Solución de termómetro de frente infrarrojo sin contacto

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IntroductionIntroducción del esquema: el termómetro de frente infrarrojo sin contacto es un nuevo tipo de instrumento que utiliza tecnología moderna de medición de sensores, tecnología microelectrónica y otros medios técnicos para medir la temperatura del objeto medido. Cuando el termómetro infrarrojo de la frente está alineado y cerca del objeto medido a la distancia efectiva detectada por el sensor de proximidad digital, presione el botón de encendido / medición y manténgalo presionado durante varios segundos, luego el módulo del sensor infrarrojo dentro del termómetro infrarrojo de la frente recogerá la temperatura , Y se convierten en señales eléctricas, luego las señales eléctricas se convierten en señales digitales y luego se transmiten al microcontrolador a través de la interfaz de comunicación. El microordenador de un solo chip recolecta la temperatura ambiente actual a través del sensor de temperatura digital para realizar el procesamiento de compensación de temperatura correspondiente en la señal digital de temperatura transmitida, y almacena la temperatura corregida como el número de registro actual, y al mismo tiempo determina el rango de luz de fondo del LCD donde se encuentra la temperatura, para realizar la pantalla de luz de fondo correspondiente : (35.0-37.4 ℃) temperatura corporal normal con luz de fondo verde, (37.5-37.9 ℃) temperatura corporal alta con luz de fondo amarilla, (38-42.9 ℃) temperatura corporal alta con luz de fondo roja, si la temperatura corporal es anormal, también realizará "didididi" Alarma, y finalmente la voz transmite la temperatura actual. Cuando no se usa durante más de 30 segundos, ingresará automáticamente al modo de bajo consumo para ahorrar energía.


DiagramPrograma de diagrama de bloques de hardware: este programa de termómetro de frente infrarrojo sin contacto consta de consumo de energía ultra bajo y MCU de alta seguridad: RJM8L151, módulo de alimentación, módulo de botón, módulo de sensor de infrarrojos, sensor de temperatura (módulo), módulo de sensor de proximidad digital, Consiste en un sensor de temperatura ambiente, un módulo de voz, un altavoz y un módulo de pantalla LCD, y su diagrama de bloques de hardware es el siguiente:




1. Microcontrolador MCU


Adopta el consumo de energía ultra bajo y la MCU serie RJM8L151 de alta seguridad lanzada por Wuhan Renajie Electronic Technology Co., Ltd. El chip tiene un rendimiento excelente en funcionamiento y consumo de energía en espera, admite un chip de activación de E / S de 4 canales e integra ADC de aproximación sucesiva de alta precisión de 12 bits, comparador multifunción de 2 canales, temporizador, reloj en tiempo real (RTC) y gatekeeper Temporizador de perro (WDT), detección de voltaje programable de potencia (PVD), controlador de interrupción, generador de números aleatorios verdaderos de hardware, motor de cifrado de hardware AES / DES / SM4 e interfaz de comunicación: UATR, SPI, IIC, GPIO, ISO7816, JTAG Dichos módulos tienen las características de rendimiento de alto costo, gran capacidad de almacenamiento, alta seguridad, bajo consumo de energía e interfaces ricas. El chip admite el uso del entorno de desarrollo integrado KeiluVision o IAR para desarrollar y depurar el código de la aplicación. El diagrama de bloques de hardware de la MCU de seguridad serie RJM8L151 se muestra en la figura a continuación.




2. Módulo de potencia


Alimentado por 2 baterías secas AAA, el chip de conversión de voltaje se utiliza para mantener el voltaje de salida del módulo de alimentación para garantizar que la MCU, el sensor infrarrojo, el sensor de proximidad digital, el chip de voz, la pantalla LCD y otros módulos funcionen de manera normal y estable cuando el voltaje de la batería cae.


3. Módulo sensor


3.1 El módulo del sensor de temperatura corporal puede elegir dos estrategias diferentes:


A) Se adopta el módulo de sensor infrarrojo integrado. El módulo incluye un sensor de termopila infrarrojo y un chip de procesamiento especial. La ventaja es que el circuito es estable, la interfaz es simple y es fácil de depurar. La desventaja es que el precio es más alto. La señal del sensor puede elegir MLX90614, HMS K1C1 F5.5 y 10TP583T, etc. Los ejemplos son los siguientes:


La parte de detección de infrarrojos del sensor de infrarrojos MLX90614 es la unidad termoeléctrica 81101, 81101 es un sensor de termopila infrarrojo, que recibe la señal de radiación infrarroja del objeto objetivo, y luego a través del chip integrado interno de procesamiento de señal DSP MLX90302 y ADC de 17 bits para amplificación de señal, procesamiento de señal, etc. Durante el proceso, salida por PWM o SMBus (compatible con IIC de velocidad estándar), la precisión de la medición puede alcanzar el 0.2%, la velocidad de medición es rápida y el bajo consumo de energía MLX90614 admite el modo de suspensión. El sensor de temperatura digital se usa principalmente para medir la temperatura ambiente, de modo que el sensor de infrarrojos se puede usar para la compensación de temperatura para mejorar la precisión, y el sensor de proximidad digital se usa para detectar la distancia efectiva durante la medición de temperatura


B) El uso del sensor de termopila + circuito periférico tiene la ventaja de un menor costo, pero la desventaja es que el pequeño circuito de amplificación y procesamiento de señal y el circuito de compensación de temperatura deben diseñarse y depurarse cuidadosamente, y el ciclo de diseño del producto es más largo. La señal del sensor puede ser MTP10-B7F55, RTP678, etc. Los ejemplos son los siguientes:


El uso de MTP10-B7F55 de Sonnich puede lograr una medición de temperatura rápida y de alta precisión. Su NTC incorporado puede lograr la medición de temperatura ambiente para realizar una compensación de temperatura para mejorar la precisión. Su método de aplicación puede seleccionarse de manera flexible. El principio es el siguiente:




(A) Compensación de temperatura del software (b) Compensación de temperatura del hardware




(C) Interfaz analógica (d) Interfaz digital


3.2 Sensor de proximidad digital


Se utiliza para juzgar la distancia entre el objeto medido y el sensor PIR. La medición se inicia solo cuando la relación de distancia del objeto es la mejor para garantizar la precisión de los datos medidos, como TMD26721.


3.3 Sensor de temperatura ambiente


Su función es obtener la temperatura ambiente durante la medición, para excluir la temperatura ambiente del valor medido del sensor de temperatura infrarrojo, obtener la temperatura del cuerpo humano medido y compensar el sensor de temperatura infrarroja. Algunos sensores de temperatura ambiente están integrados en sensores de termopila, como MTP10-B7F55.


4. El diseño del módulo de botones incluye 5 botones independientes, que son el botón de encendido / medición, el botón SET, el botón ARRIBA, el botón ABAJO y el botón MODE. Los primeros 4 botones tienen la función de activación / desactivación del sueño.


Botón de encendido / medición: presione el botón para despertarse después de dormir y la MCU realizará una medición de temperatura y mostrará la temperatura actual después de completar


Botón SET: presione el botón para despertarse del modo de suspensión e ingresar al modo de configuración de funciones. Cada pulsación corresponde a las siguientes funciones:


SwitchF1 interruptor de la unidad de visualización: el valor predeterminado es ° C, presione la tecla ARRIBA para cambiar a ° F, presione la tecla DOWM para cambiar a ° C


Switch Interruptor de transmisión de voz F2 ON / OFF: el valor predeterminado es ON, presione la tecla ARRIBA para cambiar a ON, presione la tecla DOWM para cambiar a OFF


F3 borrar registro de temperatura


Tecla ARRIBA: desplácese hacia arriba desde el registro de temperatura actual hasta el registro de temperatura 32, luego vuelva al registro de temperatura 1 nuevamente


Tecla ABAJO: desplácese hacia abajo desde el registro de temperatura actual hasta el registro de temperatura 1, luego vuelva a desplazarse hasta el registro de temperatura 32


Tecla MODE: interruptor de modo cuerpo humano / superficie corporal


5. Módulo de voz


El chip de voz WTN1010 / VC505 se utiliza para almacenar fragmentos de voz, como 'a la una', '℃', '℉', 'uno', 'dos', 'nueve', 'dididi', etc., a través de Reproduzca los extractos y póngalos juntos para formar una voz completa, haciendo que el altavoz suene


6.módulo de pantalla LCD


Use RFD-TA20001ZT-11 para mostrar la temperatura actual, la temperatura actual de la memoria, el modo de medición, el estado de la batería, el estado del interruptor de voz y otra información


Specifications Especificaciones funcionales del programa:


1) Método de medición: sin contacto


2) Distancia de medición: 3 ~ 8 cm


3) Modo de medición:  Modelo del cuerpo humano: 32.0-42.9 ° C (89.6-109.3 ° F)


ModeModo de superficie corporal: 0.0-99.9 ° C (32.0-211.9 ° F)


4) Tiempo de medición: <6s


5) Precisión de medición: ± 0.2 ° C (35.0 ° -42.0 ° C); ± 0.3C (otros rangos)


6) Resolución de pantalla: 0.1 ° C o 0.1 ° F


7) Unidad de visualización: ° C (Celsius) y ° F (Fahrenheit)


8) Soporta 32 grupos de memoria de almacenamiento


9) Soporte de pantalla retroiluminada de tres colores


 Temperatura corporal normal con luz de fondo verde (35.0-37.4 ℃)


Temperatura corporal alta, luz de fondo amarilla (37.5-37.9 ℃)


 Luz de fondo roja super alta temperatura corporal (38-42.9 ℃)


10) Soporte de pantalla de bajo voltaje de batería


11) Soporte de transmisión de voz


12) Admite apagado automático para ahorrar energía


Ventajas de RJM8L151:


1) Consumo de energía ultra bajo


Están disponibles hasta 6 modos de administración de baja potencia, incluido el consumo de energía de reposo profundo de 5nA, la activación externa de menos de 5us y la activación de E / S de 4 canales, el consumo de energía en modo detenido es tan bajo como 0.4uA y retención de datos de RAM, etc., lo que puede extender enormemente la batería Vida.


2) Detección de voltaje programable PVD incorporada


Puede realizar una rápida detección de fase y gestión de la tensión de entrada después de que se impulsa la batería.


3) ADC de aproximación sucesiva de alta precisión de 12 bits incorporada


Puede recopilar directamente el voltaje preciso y en tiempo real de la batería para mostrar y comprender digitalmente el estado de la batería.


4) interfaz de comunicación rica


El chip admite UATR, SPI, IIC, GPIO, ISO7816, etc. Para funciones extendidas, los dispositivos periféricos pueden tener más opciones de comunicación.


5) temporizador de vigilancia de 15 bits


Hay un temporizador de vigilancia de 15 bits incorporado, que se puede usar para restablecer el sistema cuando el sistema funciona de manera anormal o se bloquea, y lo devuelve a la operación normal, lo que mejora aún más la estabilidad del sistema.


6) seguridad de la memoria


Los circuitos de protección física de alta resistencia están diseñados para Flash interno, SRAM y otras unidades de almacenamiento para prevenir efectivamente el robo de códigos maliciosos y el análisis inverso.