0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

教大家如何快速设计红外体温检测仪

电子设计 来源:电子设计 作者:电子设计 2022-01-19 16:21 次阅读

Other Parts Discussed in Post:TLV333, TLV2333, TLV4333, OPA388, OPA330, TPS7A02

体温检测是我们居家,出入社区或工作场所以及出行中的必要监测。红外体温检测仪通过非接触式测温有助于减少接触传染。在这里我们来和大家谈谈这个系统和主要的设计方案。

MSP430系列单片机是德州仪器(TI公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗RISC混合信号处理器,基于该系列产品开发出来的应用不计其数,数不胜数,尤其是面向传感与检测类终端应用,因其在片上集成有高性能ADC、LCD驱动、串口通讯、PWM输出等模块,成为了红外体温检测仪厂商的不二之选。配合TI提供的丰富的线上软硬件设计资源,使得开发人员可以大大简化设计流程,快速开发红外体温检测仪原型机,同时节省电路板空间从而降低成本。

MSP430系列单片机作为方案的主控MCU,可为测温仪系统设计方案提供以下功能和特性:

丰富的外设满足测温仪设计需求:

1、MSP430片上集成的逐次逼近式SAR ADC或高分辨率Sigma-Delta ADC配合TI的TLV333放大器模拟型红外温度传感器采集到的高精度信号量进行采样并转换数字温度量,同时可以对电池电压进行实时监控;

2、MSP430片上集成的LCD驱动模块,可以帮助开发人员为测温仪快速实现LCD显示的设计。MSP430FR4133内置的高达4×36段或8×32段LCD驱动模块,更是支持LCD的Segment和COM管脚的灵活配置,可以简化开发人员的PCB设计

3、I2C串口通讯接口可以满足高精度数字温度传感器或数字型红外温度传感器、数字型接近传感器等辅助传感元件的信号采集和输入;

4、片上集成的定时器模块可以输出多路PWM信号以驱动测温仪指示灯、蜂鸣器等装置;

5、GPIO在超低功耗模式下的中断使能,可以为电池供电的测温仪系统提供待机模式下的快速按键响应。

超低功耗设计助力测温仪的长续航和高使用频次:

MSP430系列单片机从1996年推出至今,一直以超低功耗作为产品的家族基因,为产品的低功耗设计提供丰富的低功耗智能外设。因为高频次使用,红外体温检测仪对设备电池供电的续航和使用频次要求颇高,因此测温仪的低功耗运行便成为系统设计的关键挑战。

丰富的产品系列提供了灵活的内存选择:

MSP430系列单片机提供片上16KB以上存储器可以满足绝大多数测温仪产品的内存需求。该系列丰富的产品家族更是提供高达512KB的多种内存选择,用户选择不同内存大小的同时无需过多的工作量便可以快速迁移现有设计。可为测温仪推荐的产品型号有:

Part Number Non-volatile Memory
(FRAM/Flash)
ADC LCD Packages
MSP430FR4133 16KB FRAM 10-bit SAR 4 x 36 or 8 x 32 segments TSSOP48
TSSOP56
LQFP64
MSP430FR2433 16KB FRAM 10-bit SAR N/A VQFN24
DSBGA24
MSP430F42x0 16-32KB Flash 16-bit Sigma-Delta 4 x 14 segments SSOP48
VQFN48
MSP430I204x 16-32KB Flash 24-bit Sigma-Delta N/A TSSOP28
VQFN32
MSP430F6723A 64KB Flash 24-bit Sigma-Delta 320 segments LQFP80
LQFP100

表1红外体温仪MCU产品型号推荐

图1的方案中同时包括了TI丰富的电源管理、信号链和传感器产品。

TPS61099系列芯片是专门针对需要超低功耗应用的升压芯片,首先,静态功耗仅仅为800nA,而且输入电压低至0.7V,可以完美支持单节干电池供电,同时在输入1.5V,输出3.3V/10uA条件下可达到80%的效率。TPS61099x系列芯片提供输出可调版本和输出固定版本两种供客户选择,固定版本支持1.8V~5.0V几乎各种常见输出电压。

TPS62170降压转换器提供低IQ,有助于延长系统的电池寿命,尤其是在不使用系统时。此外,它还支持在2 MHz以上的切换频率下实现高效率,以帮助设计人员减少所需电感器的大小,从而减小整个解决方案的大小。

TLV333运放是TI的零温漂运放系列产品,具有高精度低功耗的特点。一方面,该运放的超低输入失调电压(15 µV max)和低温漂(0.02利于最小化温度检测误差,其轨到轨输入/输出性能帮助最大化动态范围。另一方面,低静态电流(28 µA max)、低电压(1.8V to 5.5V)和小尺寸封装(最小SC70封装),加上的工作温度范围,非常适合手持式或电池供电的医疗设备。此外,该运放系列也有双通道(TLV2333)和四通道(TLV4333)的选择。

在某些系统中可能需要更快的建立时间和更低的噪声来帮助加快温度测量。对于这些情况,OPA388是替代TLV333的不错选择。OPA388将提供较低的输入失调电压(最大值为5μV),较低的噪声(7 nV / rt(Hz))和更快的建立时间(2μs),所有这些都将有助于最小化建立时间和所需的平均采样数量达到指定的温度分辨率。

TI具有多种运算放大器,可用于模拟传感元件和ADC之间的信号接口。下表列出了其他可以适用于此设计的放大器,所有放大器均采用双重封装。

TI part number TLV333 OPA333 OPA330 OPA335 OPA388 LMP2021
Gain bandwidth (MHz) 0.35 0.35 0.35 2 10 5
VOSmax at 25°/C (mV) 0.015 0.01 0.05 0.005 0.005 0.005
Drift (µV/°C) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.005 0.004
IQ(mA) 0.017 0.017 0.021 0.285 1.7 0.95
IBIAS(pA) 130 200 500 200 350 100
Package Small outline integrated circuit (SOIC)/small outline transistor (SOT)-23 SOIC/
SOT-23
SOIC/
SOT-23
SOIC/
SOT-23
SOIC/
SOT-23
SOIC/
SOT-23

表2用于信号接口的运算放大器推荐

TI提供了多种温度传感器,我们的高精度数字传感器TMP117x在-20°C至50°C范围内的精度为±0.1°C。该器件集成了16位分辨率ADC,可通过I2C或SMBus与设计人员的数字控制器进行通信。该器件专为电池供电的系统而设计,因为它在停机时仅具有150nA的Iq消耗,并且每1Hz转换周期只需要3.5µA。对于在MCU中具有集成ADC的系统,TI还提供了模拟温度传感器和热敏电阻。LMT70提供与温度相对应的电压输出,在20°C至42°C之间的最大准确度为±0.13°C。对于成本敏感型系统,TMP61线性热敏电阻提供1%的温度容差并简化了使用传统的NTC的校准过程。对于更具成本敏感性的数字温度感测应用,可以使用TI的TMP1075,它在−25°C至+ 100°C的范围内具有±1°C(最大值)的精度。对于在MCU中集成了ADC的系统,TI还提供了模拟温度传感器,TMP23x提供了广泛的设计灵活性,因为设计人员可以在±0.5°C至±6°C的精度和增益范围内进行选择。

为了给ADC和感应元件供电设计通常需要一个低噪声,灵敏的电压轨。低压差稳压器(LDO)易于使用,并且能够为敏感的模拟电源轨提供干净,低噪声的电源,因此这是一种常见的选择。对于这种特定的需求,TPS7A20的超低噪声(6 µVRMS),高纹波抑制(85db @ 1 kHz)和低静态电流(典型值为6 µA,停机模式下为150nA)让它成为最佳选择。这为ADC和传感元件提供了所需的低噪声轨(在过滤DC / DC纹波的同时还产生了很小的固有输出噪声),同时还为电池供电的应用提供了低静态电流(延长了电池寿命)。对于电池电源系统,TPS7A02是另一个不错的选择,因为它提供了纳瓦级IQ(25nA,停机模式下为3nA),同时还提供了较高的PSRR,可用于后置DC / DC调节。TPS7A02还具有出色的瞬态响应,这对于占空比负载至关重要。

市场上有一些高端产品也包括低功耗蓝牙(BLE)通信模块。如果有兴趣将其添加到系统中,CC2640R2F IC或CC2650MODA模块则是非常适合。TI的SimpleLink™软件能帮助设计人员尽快的完成开发过程。

为了减少电流的消耗,还可以使用诸如TPS2051x这样的具有集成故障的负载开关,或者具有超低漏电流的TPS22916xx,都可以用于将BLE模块与电池电源或任何其他直流电源断开。这样可以延长产品的电池使用时长,同时为用户增加其他功能。

本文中详细介绍的TI器件将助力设计人员快速设计红外体温仪。TI高度重视客户在我们遍布全球的生产基地的支持下设计和制造这种终端设备的工作,同时会持续提供高质量的设计帮助和出色的客户支持。

审核编辑:金巧

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 放大器
    +关注

    关注

    143

    文章

    13521

    浏览量

    212836
  • lcd
    lcd
    +关注

    关注

    34

    文章

    4399

    浏览量

    166844
  • 工业
    +关注

    关注

    3

    文章

    1754

    浏览量

    46309
  • GPIO
    +关注

    关注

    16

    文章

    1187

    浏览量

    51801
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    汽车电池气密性检测仪的三大优势

    在新能源汽车快速发展的浙江,汽车电池作为其核心部件,其安全性和可靠性一直备受关注。而汽车电池气密性检测仪,作为确保电池安全性的重要工具,其在行业中的应用越来越广泛。今天,我们就来探讨一下浙江地区汽车
    的头像 发表于 07-20 11:39 253次阅读
    汽车电池气密性<b class='flag-5'>检测仪</b>的三大优势

    甲烷浓度检测仪中常见的检测技术及其应用

    甲烷浓度检测仪中常见的检测技术及其应用
    的头像 发表于 07-08 10:47 484次阅读
    甲烷浓度<b class='flag-5'>检测仪</b>中常见的<b class='flag-5'>检测</b>技术及其应用

    怎样选择合适的气密性检测仪模具

    选择合适的气密性检测仪模具是保证产品防水性能和质量的关键步骤。气密性检测仪模具的选择应根据产品特性、检测要求、生产环境等因素综合考虑。以下是一些关于如何选择合适的气密性检测仪模具的建议
    的头像 发表于 05-23 10:58 217次阅读
    怎样选择合适的气密性<b class='flag-5'>检测仪</b>模具

    锂电池检测仪与蓄电池检测仪有什么区别

    锂电池检测仪和蓄电池检测仪都是用于检测电池性能和状态的仪器,但它们针对的电池类型和检测重点有所不同。
    的头像 发表于 05-09 18:07 1644次阅读

    什么是SPI锡膏检测仪

    在SMT贴片加工中,锡膏检测是非常重要的环节之一。检测锡膏的精度和质量能够直接影响到PCBA的质量和稳定性。在锡膏的生产和加工过程中,SPI锡膏检测仪的运用可以大大提高生产效率和检测
    的头像 发表于 04-24 15:26 948次阅读
    什么是SPI锡膏<b class='flag-5'>检测仪</b>?

    XKCON祥控粉尘浓度检测仪采用激光检测原理,能够快速高精度检测环境中的粉尘浓度,应用广泛

    的XKCON祥控粉尘浓度检测仪采用激光检测原理,使用先进微处理技术,能够快速高精度检测环境中的粉尘浓度,自带显示与声光报警,可单独使用、可上传电脑,或者连接DCS系统等。 XKCON祥
    的头像 发表于 04-08 17:40 261次阅读
    XKCON祥控粉尘浓度<b class='flag-5'>检测仪</b>采用激光<b class='flag-5'>检测</b>原理,能够<b class='flag-5'>快速</b>高精度<b class='flag-5'>检测</b>环境中的粉尘浓度,应用广泛

    光耦检测仪的制作方法有哪些

    光耦检测仪是一种常见的测试仪器,用于检测光耦件的性能和参数。光耦件是一种将输入和输出电路通过光隔离的组件,常用于电气隔离和信号传输等应用中。在制作光耦检测仪时,主要需要考虑电路设计、元器件选型、硬件
    的头像 发表于 04-01 18:10 2313次阅读

    带你了解气密性检测仪的优势

    密性检测仪是一种高精度、高效率、非侵入性的检测工具,广泛应用于多个领域。以下是气密性检测仪的四大优势: 高精度:气密性检测仪可实现高精度检测
    的头像 发表于 03-02 11:20 669次阅读
    带你了解气密性<b class='flag-5'>检测仪</b>的优势

    气密性检测仪怎么实现自检

    气密检测仪是现代制造业常用的检测设备之一,主要用于检测产品的密封性能。为保证检测仪器的准确性和可靠性,实现自检功能至关重要。本文将详细介绍如何实现气密
    的头像 发表于 02-19 17:54 400次阅读
    气密性<b class='flag-5'>检测仪</b>怎么实现自检

    无纺布缺陷在线检测仪怎么用

    随着科技的不断发展,无纺布作为一种新型环保材料,已经广泛应用于各个领域。然而,无纺布的生产过程中难免会出现一些缺陷,如针眼、孔洞等。为了提高无纺布的质量,许多企业开始使用无纺布缺陷在线检测仪进行实时
    的头像 发表于 02-03 14:58 447次阅读
    无纺布缺陷在线<b class='flag-5'>检测仪</b>怎么用

    红外气体检测仪的工作原理 红外气体检测仪的使用方法

    红外气体检测仪是一种常用的气体检测装置,通过测量目标气体在红外光谱范围内的吸收特性来实现气体的检测红外气体检测仪具有高精度、
    的头像 发表于 02-01 16:52 1825次阅读

    气密性检测仪也可以被称为气密性真空检测仪

    气密性检测仪又称气密性真空检测仪,是一种重要的工业工具,广泛应用于各种需要进行气密性检测的场合。其主要功能是检测产品的气密性能,以确保产品的质量和安全。气密性
    的头像 发表于 01-30 10:37 425次阅读
    气密性<b class='flag-5'>检测仪</b>也可以被称为气密性真空<b class='flag-5'>检测仪</b>

    气体检测仪手持终端定制_便携式多种气体检测仪

    气体检测仪手持终端定制_便携式多种气体检测仪|气体检测仪方案。手持气体检测仪终端在工业施工等领域具有重要的作用。该仪器可以有效地检测到可燃气
    的头像 发表于 01-23 19:44 935次阅读
    气体<b class='flag-5'>检测仪</b>手持终端定制_便携式多种气体<b class='flag-5'>检测仪</b>

    水质检测仪器有哪些 常规五参数水质检测仪使用方法

    水质检测仪器是一种用于测量水体中各种指标的设备,主要用于评估水体的质量和判断水质是否达标。根据检测指标的不同,水质检测仪器可以分为许多种类,其中常见的包括多参数水质检测仪、PH酸碱度测
    的头像 发表于 01-17 15:08 1270次阅读

    高压气密性检测仪检测步骤

    高压气密性检测仪是一种用于检测容器、管道等设备气密性和压力的设备。它可以在不破坏设备的情况下进行检测,具有高效、准确的特点。下面介绍高压气密性检测仪
    的头像 发表于 01-10 10:50 685次阅读
    高压气密性<b class='flag-5'>检测仪</b>的<b class='flag-5'>检测</b>步骤