CN212871476U - 一种非接触式近距离测温仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种非接触式近距离测温仪，其包括MCU微处理模块、电源模块、测温模块、距离检测模块、显示模块、指示灯模块以及报警模块；测温模块包括红外测温电路、环境测温电路和温度补偿电路，温度补偿电路用于根据环境测温电路的输出对红外测温电路测量的温度信息进行补偿；距离检测模块包括相互电性连接的超声波端口和激光测距单元，激光测距单元用于采集测温模块与待测人体的距离并将其发送至MCU微处理模块。本申请通过距离检测模块保证待测人体与设备的距离在合理范围内，且通过测温模块的温度补偿电路根据外界温度来进行相应的补偿，从而获得准确的人体温度信息，保证了设备在频繁使用后或者长期使用条件下的温度的准确性。

Description

一种非接触式近距离测温仪

技术领域

本实用新型涉及温度测量技术领域，特别涉及一种非接触式的具有稳定性能的体温测量装置。

背景技术

随着近年来各种威胁人类生命的各种各样的方式频繁出现，特别是今年的新冠疫情给全球的经济，人类的生活带来严重的影响。为初步检测是否携带新冠病毒，且为了避免交叉感染，目前人们普遍使用非接触式体温测量计来进行测量体温，非接触式人体温度检测仪器的光电器件的主要作用是将人体皮肤红外光线强度信号转化成电信号输出给处理器，处理器将读到的电信号“翻译”成温度数字并显示。

现有的非接触式体温测量计使用时，尤其是在人群出入高峰时，需要快速进行检测，由于其检测频率过高，在检测次数到达一定数量时，会导致温度检测准确率降低的问题，甚至会致使体温测量计的寿命大大缩小。

实用新型内容

在下文中给出了关于本实用新型实施例的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为保证体温测量的准确度以提供准确的体温数据，本申请提供一种长期使用也可保证准确率的非接触式近距离测温仪。

具体的，本申请的一种非接触式近距离测温仪，包括MCU微处理模块、电源模块、测温模块、距离检测模块、显示模块、指示灯模块以及报警模块，电源模块、测温模块、距离检测模块、显示模块、指示灯模块以及报警模块均与MCU微处理模块电性连接；所述测温模块包括红外测温电路、环境测温电路和温度补偿电路，温度补偿电路用于根据环境测温电路的输出对红外测温电路测量的温度信息进行补偿；所述距离检测模块包括相互电性连接的超声波端口和激光测距单元，激光测距单元用于采集测温模块与待测人体的距离并将其发送至MCU微处理模块；MCU微处理模块收到激光测距单元测量的距离后，与预先设定的距离进行比较，如果距离超出设定范围，则通过报警模块来提醒待测人体调整距离。

其中，所述红外测温电路测量人体的温度，环境测温电路用于测量环境的温度，温度补偿电路使用环境测温电路的输出结果对红外测温电路测得的人体温度信息进行补偿，该温度补偿方法已是现有技术，这里不再赘述。

进一步的，测温模块中，所述环境测温电路包括型号为18B20的温度传感器以及电阻R18，温度传感器的第1引脚接地，第2引脚和第3引脚之间串联电阻R18，第2引脚连接至MCU微处理模块，第3引脚连接至MCU微处理模块的电源端口。

所述红外测温电路包括测温芯片、运算放大器、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18和电容C19，测温芯片的TP+引脚串接电阻R13后一路连接至运算放大器正输入端，另一路串联电容C15后连接测温芯片的TP-引脚；测温芯片的NTC+引脚连接电容C17的第一端和电阻R16的第一端，C17的第二端接地，电阻R16的第二端连接运算放大器的电源端以及电容C18的第一端，电容C18的第二端接地；测温芯片的GND引脚接地；测温芯片的TP-引脚串联电阻R14后连接电容C14的第一端、电阻R12的第一端以及运算放大器的负输入端，电容C14的第二端与电阻R12的第二端、运算放大器的输出端以及电阻R15的第一端连接，电阻R15的第二端一路连接至激光测距电路，另一路串联电容C16后接地；运算放大器的接地端接地，运算放大器的电源端串联电容C19后接地。

优选的，所述测温芯片采用型号为TP-S18-F55的测温芯片实现。运算放大器采用型号为RS8551运放芯片实现。

温度补偿电路包括可控稳压芯片、MOS管Q3、电阻R20、电阻R21、电阻R22以及电容C20，可控稳压芯片的REF引脚一路与其A引脚连接后接地，另一路串联电阻R22后连接电阻R21的第一端、可控稳压芯片的K引脚、电容C20的第一端以及测温芯片的TP-引脚，电容C20的第二端接地；电阻R21的第二端连接运算放大器的电源端以及MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的栅极连接至MCU微处理模块，MOS管Q3的源极串联电阻R20后连接至MCU微处理模块的电源端口。优选的，所述可控稳压芯片采用型号为TL432的芯片实现；MOS管Q3采用型号为SI2301CDS的场效应管实现。

所述MCU微处理模块包括微控制器芯片以及与其电性连接的SWD仿真接口、起振电路、复位电路和滤波电路，所述微控制器芯片采用型号为STM32F103RC/LQFP64的芯片实现。

所述显示模块采用型号为HS310361K-24的数码管芯片实现。

所述电源模块采用型号为SOT23-5的电源芯片及其跟随电路实现。

本申请中，由于现有非接触式近距离测温仪的光电器件输出的电信号不仅受到被检测人体红外光线强度的影响，而且受环境温度的影响，在不同温度环境中，检测同一红外强度的物体，光电器件输出的电信号不同，导致其输出的温度信息有较大的偏差，且由于环境温度过高或者过低测量人体体温时候会偏低，因此，为保证温度信息采集的准确性，本申请通过距离检测模块保证待测人体与设备的距离在合理范围内，且通过测温模块的温度补偿电路根据外界温度来进行相应的补偿，从而获得准确的人体温度信息，保证了设备在频繁使用后或者长期使用条件下的温度的准确性。

此外，非接触式近距离测温仪还可选的设有与MCU微处理模块电性连接的手感应传感器、语音提示电路等，其可采用电池供电或者外部电源供电。该非接触式近距离测温仪整体设备的体积小巧，可在其外壳设置双测温窗口，以可满足不同身高人员体温测量。本申请适用于商业综合体、社区、政府大楼、港口、火车站、机场等场所使用，同时可用于地铁、公交、出租车、火车、轮船、飞机等交通工具使用。

附图说明

本实用新型可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本实用新型的优选实施例和解释本实用新型的原理和优点。在附图中：

图1为本实用新型的非接触式近距离测温仪的原理框图；

图2为本实用新型实施例的非接触式近距离测温仪的原理框图；

图3为本实用新型实施例的MCU微处理模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例的测温模块和报警模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例的电源模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例的显示模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型设计了一种高效、快捷的非接触式近距离测温仪，其一键启动控制板，控制整个检测系统运作、功能开关、红外测温、数码管显示等；电池提供整个设备的电源，该测温仪不仅可以提高各商业综合体、社区、政府大楼等人员流动体温测试效率，同时减少乘客、旅客人员等待时间，提高服务质量，而且对提高国内甚至国外的民众的健康安全具有重要意义。为此提出一种非接触式近距离测温方案。

参见图1，本实用新型的一种非接触式近距离测温仪，包括MCU微处理模块、电源模块、测温模块、距离检测模块、显示模块、指示灯模块以及报警模块，电源模块、测温模块、距离检测模块、显示模块、指示灯模块以及报警模块均与MCU微处理模块电性连接。

参见图2，本实施例中，测温模块包括红外测温电路、环境测温电路和温度补偿电路，温度补偿电路用于根据环境测温电路的输出对红外测温电路测量的温度信息进行补偿；距离检测模块包括相互电性连接的超声波端口和激光测距单元，激光测距单元用于采集测温模块与待测人体的距离并将其发送至MCU微处理模块；MCU微处理模块收到激光测距单元测量的距离后，与预先设定的距离进行比较，如果距离超出设定范围，则通过报警模块来提醒待测人体调整距离。报警模块包括报警灯电路和蜂鸣器电路，报警灯电路包括LED发光芯片，蜂鸣器电路包括蜂鸣器。

其中，红外测温电路测量人体的温度，环境测温电路用于测量环境的温度，温度补偿电路使用环境测温电路的输出结果对红外测温电路测得的人体温度信息进行补偿，该温度补偿方法已是现有技术，这里不再赘述。

图3为实施例的MCU微处理模块的电路原理图；MCU微处理模块包括微控制器芯片以及与其电性连接的SWD仿真接口、起振电路、复位电路和滤波电路，微控制器芯片采用型号为STM32F103RC/LQFP64的芯片实现。

图4为本实用新型实施例的测温模块和报警模块的电路原理图；其中，测温模块中，环境测温电路包括型号为18B20的温度传感器以及电阻R18，温度传感器的第1引脚接地，第2引脚和第3引脚之间串联电阻R18，第2引脚连接至MCU微处理模块，第3引脚连接至MCU微处理模块的电源端口。

红外测温电路包括测温芯片、运算放大器、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18和电容C19，测温芯片的TP+引脚串接电阻R13后一路连接至运算放大器正输入端，另一路串联电容C15后连接测温芯片的TP-引脚；测温芯片的NTC+引脚连接电容C17的第一端和电阻R16的第一端，C17的第二端接地，电阻R16的第二端连接运算放大器的电源端以及电容C18的第一端，电容C18的第二端接地；测温芯片的GND引脚接地；测温芯片的TP-引脚串联电阻R14后连接电容C14的第一端、电阻R12的第一端以及运算放大器的负输入端，电容C14的第二端与电阻R12的第二端、运算放大器的输出端以及电阻R15的第一端连接，电阻R15的第二端一路连接至激光测距电路，另一路串联电容C16后接地；运算放大器的接地端接地，运算放大器的电源端串联电容C19后接地。本实施例中，测温芯片采用型号为TP-S18-F55的测温芯片实现，运算放大器采用型号为RS8551运放芯片实现。

温度补偿电路包括可控稳压芯片、MOS管Q3、电阻R20、电阻R21、电阻R22以及电容C20，可控稳压芯片的REF引脚一路与其A引脚连接后接地，另一路串联电阻R22后连接电阻R21的第一端、可控稳压芯片的K引脚、电容C20的第一端以及测温芯片的TP-引脚，电容C20的第二端接地；电阻R21的第二端连接运算放大器的电源端以及MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的栅极连接至MCU微处理模块，MOS管Q3的源极串联电阻R20后连接至MCU微处理模块的电源端口。本实施例中，可控稳压芯片采用型号为TL432的芯片实现；MOS管Q3采用型号为SI2301CDS的场效应管实现。

图5为本实施例的电源模块的电路原理图，本实施例中，电源模块采用型号为SOT23-5的电源芯片及其跟随电路实现。

图6为实施例的显示模块的电路原理图，本实施例中，显示模块采用型号为HS310361K-24的数码管芯片实现。

当然，该非接触式近距离测温仪具有外壳，外壳上设置有与MCU微处理模块电性连接的功能按键，为方便用户使用，本方案只设置一个按键，即功能按键，该功能按键既用来开关机，同时还用来开始测温的确定键，还用来作为设置按键，MCU微处理模块预先设置相应的按压操作时间对应操作程序，当用户操作时，即可方便的使用。该MCU微处理模块预设设置操作方法已是现有技术，这里不再赘述。

本申请通过上述方案，实现温度采集、温度显示、异常报警、测量提示、报警阀值设置等功能，具体操作说明如下：

1、开关机：长按功能按键3秒，蜂鸣器长响一声，数码管芯片正常显示5秒后熄灭，测温提示灯间隔闪烁，设备开机正常；在设备开机状态下，长按功能按键5秒，蜂鸣器长响一声，数码管芯片闪烁3下后熄灭，设备正常关机。

2、温度报警阀值设定：在设备开机状态下，长按功能按键2秒，蜂鸣器长响一声，进入温度报警阀值设定，数码管闪烁显示温度报警阀值，温度报警阀值设定范围为36.8℃～37.5℃，每次点按功能按键一次，温度跳动0.1℃，在设定范围内循环跳动；选定温度报警阀值后，长按功能按键3秒，蜂鸣器长响一声，温度报警阀值保存成功，数码管停止闪烁后等待5秒熄灭；

3、自助测温操作：在设备开机状态下，乘客伸出手腕，对准测温区域，测温指示灯开始闪烁，测温开始；体温正常，蜂鸣器“滴”的一声，数码管芯片显示体温数据；体温异常，蜂鸣器交替响声，数码管显示体温异常数据，设备顶部报警灯闪烁交替显示；体温异常的情况下，工作人员操作点按功能按键，消除异常报警，同时具有延时(10s)自动清除报警功能，引导旅客再次测试体温，如体温还是异常，司机引导乘客进行隔离处理。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对本实用新型的具体实施例的描述对本实用新型进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本实用新型的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种非接触式近距离测温仪，其特征在于：包括MCU微处理模块、电源模块、测温模块、距离检测模块、显示模块、指示灯模块以及报警模块，电源模块、测温模块、距离检测模块、显示模块、指示灯模块以及报警模块均与MCU微处理模块电性连接；所述测温模块包括红外测温电路、环境测温电路和温度补偿电路，温度补偿电路用于根据环境测温电路的输出对红外测温电路测量的温度信息进行补偿；所述距离检测模块包括相互电性连接的超声波端口和激光测距单元，激光测距单元用于采集测温模块与待测人体的距离并将其发送至MCU微处理模块。

2.根据权利要求1所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述红外测温电路包括测温芯片、运算放大器、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18和电容C19，测温芯片的TP+引脚串接电阻R13后一路连接至运算放大器正输入端，另一路串联电容C15后连接测温芯片的TP-引脚；测温芯片的NTC+引脚连接电容C17的第一端和电阻R16的第一端，C17的第二端接地，电阻R16的第二端连接运算放大器的电源端以及电容C18的第一端，电容C18的第二端接地；测温芯片的GND引脚接地；测温芯片的TP-引脚串联电阻R14后连接电容C14的第一端、电阻R12的第一端以及运算放大器的负输入端，电容C14的第二端与电阻R12的第二端、运算放大器的输出端以及电阻R15的第一端连接，电阻R15的第二端一路连接至激光测距电路，另一路串联电容C16后接地；运算放大器的接地端接地，运算放大器的电源端串联电容C19后接地。

3.根据权利要求2所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述测温芯片采用型号为TP-S18-F55的测温芯片实现；运算放大器采用型号为RS8551运放芯片实现。

4.根据权利要求1所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述温度补偿电路包括可控稳压芯片、MOS管Q3、电阻R20、电阻R21、电阻R22以及电容C20，可控稳压芯片的REF引脚一路与其A引脚连接后接地，另一路串联电阻R22后连接电阻R21的第一端、可控稳压芯片的K引脚、电容C20的第一端以及测温芯片的TP-引脚，电容C20的第二端接地；电阻R21的第二端连接运算放大器的电源端以及MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的栅极连接至MCU微处理模块，MOS管Q3的源极串联电阻R20后连接至MCU微处理模块的电源端口。

5.根据权利要求4所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述可控稳压芯片采用型号为TL432的芯片实现；MOS管Q3采用型号为SI2301CDS的场效应管实现。

6.根据权利要求1-5任一所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述环境测温电路包括型号为18B20的温度传感器以及电阻R18，温度传感器的第1引脚接地，第2引脚和第3引脚之间串联电阻R18，第2引脚连接至MCU微处理模块，第3引脚连接至MCU微处理模块的电源端口。

7.根据权利要求1-5任一所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述MCU微处理模块包括微控制器芯片以及与其电性连接的SWD仿真接口、起振电路、复位电路和滤波电路，所述微控制器芯片采用型号为STM32F103RC/LQFP64的芯片实现。

8.根据权利要求1-5任一所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述显示模块采用型号为HS310361K-24的数码管芯片实现。

9.根据权利要求1-5任一所述的非接触式近距离测温仪，其特征在于：所述电源模块采用型号为SOT23-5的电源芯片及其跟随电路实现。

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