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

國家質量監督檢驗檢疫總局于2003年6月發布了《測量人體溫度的紅外溫度計校準規范》，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，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，實現起來卻難住了不少設計方案的工程師。

額溫槍原理與技術難點

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1~2μV。
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）。

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產生穩定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。

該設計也可以進一步加入防反接設計，從而預防元器件燒毀的情況。防反接的設計有三種：
1.串聯二極管：會產生一定壓降，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氧化，出現內阻加大，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動能力

蜂鳴器：并聯一個電阻可以換用成本更低的無源蜂鳴器

EEPROM數據存儲

EEPROM：優先使用內部Flash存儲數據，同時預留EEPROM防止內部Flash可擦寫次數不夠。

Flash擦寫次數可達2萬次，人流密集場景下每天1000次的測量頻率，數據只能夠保存20天。在程序上可以采用分區循環存儲從而提高可存儲次數。

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整放大倍數（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，可以根據實際需求適當調整。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字節的Flash存儲器，自帶LCD驅動和12高精度ADC。但因為采用的是ARM M0內核，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醫療器械質量管理體系，找歐盟公告機構、有資質發該體系證書的機構審核。
2.測試
通過額溫槍四個標準的測試
EN60601-1 醫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 醫療產品家用環境試驗標準
3.技術文件編寫，根據MDR醫療器械指令編寫產品技術文件，遞交發證的歐盟機構審核。
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，歐盟歐盟公告機構將所有資料遞交給歐盟總部機構頒發CE證書。

額溫槍從設計到上市的流程就是這些，作為一款二類醫療器械，穩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。

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

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