红外测温手环

在日常生活中，我们经常获取某些物体的温度，我们可以用温度计测量或用手感知大体的温度。但是很多情况下不能接触物体，这时候可以通过红外测温方式来获取物体的温度，这种方式具有非接触和快速测温的优点。为了方便携带，笔者选用了一款小型的红外温度传感器，并制作成一款红外测温手环，轻轻一按按键，就会实时获取物体的表面温度。

红外测温原理：

      在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布，与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度。

      当用红外辐射传感器测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温传感器与波段内的辐射量成比例，双色测温传感器与两个波段的辐射量之比成比例。

       红外测温手环由红外温度传感器、OLED显示屏幕、单片机系统、按键输入、蜂鸣器、充电管理等部分组成。整个系统具有两种工作状态：低功耗待机状态和正常工作状态。在低功耗待机状态下，红外测温手环工作在低功耗模式，当按下按键后，触发单片机中断，唤醒低功耗模式下的单片机，并转换到正常工作模式。此时单片机通过SMbus协议实时获取红外温度传感器获取到的物体温度，并且显示在OLED屏幕上面，并且显示实时的电池电压值。大约工作二十秒后，关闭OLED显示，并且进入低功耗模式。

       原理图如图所示，U1是ST公司的低功耗系列8位单片机STM8L051F3P6。它具有简单的外围电路，5种低功耗模式，具有ADC、SPI、IIC、USART等外设。B1是5020封装的超薄超小电磁式无源贴片蜂鸣器。U3为LTC4054，它是锂电池充电管理芯片，通过电阻R6编程充电电流为500mA。U4为线性LDO，锂电池经过U4给系统供电。

红外温度传感器选用的是Melexis的MLX90614ESF-BCC，MLX90614 是一款用于非接触式的红外温度传感器，具有具有非接触、体积小、精度高，成本低等优点。它集成了红外探测热电堆芯片与信号处理专用集成芯片，全部封装在TO-39。它是单区视场传感器，FOV视场宽度域为35°。它具有低噪声放大器、17 位 ADC 和强大的 DSP 处理单元的全集成，使传感器实现了高精度，高分辨率的测量。传感器封装里也集成了光学滤波器(长波可透)，它主要截断可见光和近红外的辐射，以此提高传感器对环境光及太阳光的抗扰度。传感器的测量结果均出厂校准化，数据接口为数字式的PWM 和 SMBus输出。它的被测目标温度范围为-70˚C 至 380˚C，在SMBus协议下分辨率为0.02 ˚C。被测目标的温度测量值为传感器 FOV 视场内所有物体温度的平均值。MLX90614 在室温下测量精度为±0.5˚C。

       显示屏幕选用了0.91寸的OLED。OLED又称为有机电激光显示、有机发光半导体，具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。小尺寸的OLED更适用于便携式设备和可穿戴式设备的信息显示。

制作步骤：

一、焊接电路PCB。

二、将锂电池、红外测温传感器与电路板连接，并且用热熔胶固定。

三、准备手环表带。

四、根据表带的结构和主板、显示屏、按键绘制红外测温手环外壳。外壳分为上下壳，图9位下壳，图10为上壳，在设计下壳的时候，考虑到要固定到表带上面，所以在下壳后面和底部增加了固定板和柱，这样可以很方便地固定到表带上面。

五、用3D打印机打印外壳。

六、焊接OLED连接线和按键连接线。

七、安装OLED和按键，并用热熔胶固定。

八、将主板放入下壳，并安装上壳。

九、用胶水粘接上下壳。

十、将主机壳安装到表带上面。

    制作完成，戴在手上比较酷炫，但是体积比较大。显示界面，显示内容为物体表面的实时温度和电池的实时电压值。充电的时候，内部红色LED发光，光可以透过外壳。LED灯灭了后，表示充电完成。使用起来感觉比较方便，可以很快速地获取物体的表面温度。后期还有很多需要改进的地方，比如选用更小的锂电池、设计更小的电路板、外壳，以减小外壳体积。还可以增加更多的功能。