额温枪必须用24比特ADC的单片机才能做出来吗？

春节后，随着疫情的发展，出现了一罩难求的局面。为了买到口罩，每次都得戴着口罩去买，结果是我在浪费了五个宝贵的口罩后，一个口罩也没买到！


十五后，随着各个公司开工，出现了一枪难求的局面。额温枪从以前淘宝上卖3、40块钱，涨到了出厂价350甚至450。

之所以有这样的情况发生，最关键的原因还是因为供求关系发生了变化。

根据工信部的数据，额温枪每年的产量才30万台，假设每个主控芯片可以赚2块钱吧，那一年也才能靠这个产品赚60万块钱，这个数量感觉只能作为一个不大的半导体公司的一个副业，作为主业的话，只能支撑起那种两个人的半导体公司。

也所以，额温枪这个产品成了最为节省成本的一个产品——主控芯片舍不得花钱封装，全都是绑定的；液晶片舍不得装管脚，全都是斑马条的。

我最后一次看到这样设计的产品，应该是1996年还是1997年时的电子小鸡了。这样的结构，通常都是出现在量非常大，质量非常差，利润非常薄的产品上的，出现在额温枪这种医疗产品上，真的不应该。

因为产品需求突然增大，额温枪所需要的零部件迅速涨价，热电堆红外感应器从2、3元涨到了令人惊讶的88元甚至128元，主控从我不知道的几元钱涨到了70元。

立刻，深圳人民行动了起来，大批的人开始搞额温枪方案了。

这期间，各种流言如同前些天有关疫情的各种谣言一样，四起！

最典型的一个流言，就是额温枪因为信号微弱，必须要使用24比特ADC的单片机才能够做的出来。以至于我在微信群里看到有网友说，有30多个人找他求购24比特ADC的单片机，所有人都是想找个24比特ADC的单片机来做个额温仪方案，顺手赚他一笔，所以这种单片机的价格也开始。

那么，这个流言到底是谣言还是属实呢？

从阴谋论的套路出发，我首先就怀疑这肯定是那些有24比特ADC的单片机的国内半导体公司编造的谣言。

但是，作为一个学习小学算术长达50年的人，我本能地认为，我还是应该先计算一番，然后再怀疑人家是在造谣，不能无根据的怀疑人家造谣。特别滴，作为一个动手能力和动脑能力特别强的资深工程师，更是应该在算完算术后，直接使用实际测试来狠狠滴辟谣！

原话我忘记了，我隐约记得造谣的说的是“红外感应器的输出信号很低，所以需要使用具有24比特ADC的单片机来做”。

这句话有错吗？

如果抛开具体设计，只讨论这句话，也许答案会是“没毛病”。

通过简单的计算我们就可以知道，从理论上来说，24比特ADC的单片机，精确程度比12比特的单片机足足高了4096倍，假如12比特ADC的单片机能够解析变化程度为1毫伏的信号，那么，24比特ADC的单片机，可以解析变化低至0.25微伏的信号！好神奇！

0.25微伏信号什么概念呢？话题切回额温枪上使用的热电堆温度传感器吧。

这种传感器的信号很微弱，具体的衡量指标，一般在规格书里都有标明，例如，100V/W。

天哪！100V还能叫微弱吗？

是的，因为如果你把感应器靠近你的额头，你的额头能够辐射这个传感器多少功率呢？

理论上，如果你的额头能够给感应器辐射过去1W的能量，那么，这个传感器就能输出100V，直接烧坏你的主控！

很遗憾，额头没那么厉害，额头能够辐射给感应器的功率，只有0.000005W。所以，信号只有500微伏。特别滴，当需要测量出来你的额头变化0.1度时，信号变化只有5微伏。当传感器视角受到限制时，碰到灵敏度只有40V/W的传感器时，这个信号不幸只有1微伏多些。

看到这里，你一定会欣喜若狂了吧？我有24比特ADC的单片机，能够分辨的信号，低达0.25微伏，1.5微伏的信号嘛，LSB上足足有6那么大的数据，足以分辨！只要简单的搞个24比特ADC的单片机，别说什么分辨率0.1度了，0.02度都不是梦！

可惜，马克思同志告诉我们说，事物都是一分为二的，任何事情只要有好的一面，就一定有其坏的一面。

我甚至怀疑，这玩意如果是国产的，如果不幸正好那些做手机的没有拼命的非要卖体重秤，每年的销量会不会比“原装”的额温仪芯片的销量大！如果销量不大、现货不多，那么，已经有了“原装”芯片了，干嘛要费事用同样没货的24比特ADC的单片机呢？

也就是说，如果非要搞个24比特ADC的单片机，非要花300万订一个月以后的200K货，那还真不如直接去订“原装”的绑定DIE了呢！连等待封装的时间都不需要，立刻买买买。

简单一句话，用一颗可能比待替代料更紧张的料，去替代待替代料，楼比！

对了，感觉扯的有点远了，我们本来是要讨论是不是要用24比特ADC的单片机才能做出来额温枪，对吗？

下面，利用我熟练使用了50多年的算术，算算。

等到真算时，才发现，可能就是因为算了50多年算术了，对大脑损伤很大，算的没那么精确了，干脆，直接上仿真！

仿真时，输入信号可以根据对应热电堆每0.1度温度变化时的输出电压变化来考虑。考虑到光学系统的损失，可以按照这个数据的一半来计算。在100V/W灵敏度的探头下，热电堆输出电压变化大约是10微伏，仿真时使用5微伏。

好了，我们有了结果了！

输出电压的变化是 827.3mV - 825.6mV = 1.7mV

当 ADC 转换参考电压为 3.3V时，12比特ADC的分辨率为 3300mV/4096 = 0.8mV

也就是说，能够探测到0.05度的体温变化。

12比特ADC足以胜任！

作者 赵志斌
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