MCU內(nèi)置的12位ADC是否可以直接用于額溫槍方案嗎？

MCU內(nèi)置的12位ADC是否可以直接用于額溫槍方案？答案：可以的，而且完全能達(dá)到國家對紅外溫度計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。疫情期間，除口罩外，快速測溫的額溫槍也成為搶手貨，各種優(yōu)秀的額溫槍方案不斷出現(xiàn)。

我們看到，目前的主流方案有

主流方案一：12位 SAR ADC + 外置低失調(diào)運(yùn)放、外置低溫漂基準(zhǔn)源。

主流方案二：16/24位 Sigma-delta ADC + 內(nèi)置PGA、內(nèi)置基準(zhǔn)源。

其中，16/24位Sigma-delta ADC方案在疫情前就已經(jīng)量產(chǎn)了。疫情發(fā)生后，由于產(chǎn)能不足，其價(jià)格飛漲。工程師們開始關(guān)注到另一種同樣在疫情前就已經(jīng)量產(chǎn)的優(yōu)秀解決方案――MCU內(nèi)置12位ADC配合外置低失調(diào)運(yùn)放。由于這種方案完全采用通用型元器件，市場供應(yīng)充足，價(jià)格親民。那這兩種方案該怎么選呢？是不是一定要選16/24位的ADC 呢？

工程師A: 16/24位的肯定比12 位的要好。

工程師B: 12 位的也能滿足需求。

今天筆者也圍繞這個(gè)熱門話題來一番技術(shù)分析，供大家參考。

1，測量精度

常規(guī)紅外測溫傳感器大都是NTC＋熱電堆的基礎(chǔ)架構(gòu)。這種傳感器輸出阻抗大，幅度小，μV級別，無法用ADC直接測量。通常需要加運(yùn)放進(jìn)行信號放大后再送入ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

筆者分析了約10種常見的紅外測溫傳感器。當(dāng)溫度每變化1℃?zhèn)鞲衅鬏敵鲎兓考s70~140μV，電路放大220倍后每1℃變化量為15.4-30.8mV。

通用MCU內(nèi)置的12 位 ADC的有效位可達(dá)到10.5 位，當(dāng)參考電壓為2.048V時(shí)，其分辨率為0.5mV，有效分辨率約為1.41 mV，可以有效分辨的溫度為0.046-0.092℃。（具體計(jì)算方法詳見文末。）滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《GB-T 21417.1-2008 醫(yī)用紅外體溫計(jì)》中規(guī)定的±0.2℃測量精度的要求。

2、測量范圍

通過上述數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算，當(dāng)參考電壓是2.048V時(shí)，可轉(zhuǎn)換電壓范圍是0~2.048V，對應(yīng)熱電堆輸出信號范圍0~9.31mV。經(jīng)折算可測量溫度最小量程66℃，最大量程132℃。若設(shè)置37℃為量程中點(diǎn)，則可測溫度范圍最小為3~70℃，最大為-30~103℃。滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《GB-T 21417.1-2008 醫(yī)用紅外體溫計(jì)》中規(guī)定的35℃~42℃測量范圍的要求。

3、總結(jié)

綜上，通用MCU內(nèi)置的12位 ADC在測量精度及測量范圍上均滿足額溫槍的國家標(biāo)準(zhǔn)。

附錄：有效分辨電壓計(jì)算公式

審核編輯：湯梓紅