基于mlx90614的非接触式母线温度在线监测系统

《基于mlx90614的非接触式母线温度在线监测系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于MLX90614的非接触式母线温度在线监测系统陈创1，徐恺2，王颖韬3，李巨泽1，李党1，刘灿萍1（1.广州供电局有限公司变电管理一所，广东广州510001；2.常州森隆电力科技有限公司，江苏常州213014；3.上海市电力公司，上海200120）摘要：MLX90614具有体积小、测温范围宽、高精度、无接触测量等优点，在此提出一种基于MLX90614非接触式母线测温开关柜在线监测预警系统，其采用MLX90614BCI红外传感器模块测量开关柜母线温度，再利用ZigBee无线通信方式将温度数据传递至本地终端。经过实践测试表明，该测温点终端能准确测量母线温度，同时将

2、该温度反馈到本地开关柜终端，通过校正红外发射率进行温度校正的方法，可使测温精度达到±0.5%，能够实现对开关柜母线温度的高精确温度测量和预警，并且能对柜内母线温度异常位置进行准确定位，便于故障状态检修，提高了开关柜运行的可靠性，保障了开关柜系统的安全。.jyqk可通信，超过250m可靠通信，超过120m可自动重连通信。核心板支持多种串行通信协议的USART，因此可以采用如图7所示电路，通过ARM芯片操作串口实现ZigBee无线发送数据。2.2MLX90614红外测温传感器2.2.1红外测温传感器原理红外测温传感器可以捕获所有物体辐射出的红外能量。红外辐射是电磁频谱

3、的一部分。红外线介于频谱可见光和无线电波之间。红外线波长通常以μm表示，红外频谱范围为0.7~1000μm。实践中，红外温度测量使用的波段范围为0.7~14μm。红外测温传感器正是捕获这个波段的频谱数据的。红外测温传感器由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、信号输出等部分组成的传感器。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转为被测目标的温度值。2.2.2MLX90614BCI数字式红外传感器MLX90614系列是Melexis公司生产的数字式高精度红外非接触式测温传感器芯片，芯片采用小体积的T

4、O-39封装，测温传感器温度范围为-40~125℃，测量物体温度范围为-70~380℃，温度辨析度可达0.02℃，芯片内部集成了低噪声放大器、17位模/数转换器和强大的数字信号处理单元，从而实现高精度和高分辨度的温度测量。传感器测量的温度为视场里所有物体温度的平均值。对于辐射温度测量，MLX90614具有内部测量热梯度，进而用所测温度去补偿该梯度保证了测温的精度。MLX90614传感器具有数字P和SMBus输出模式接口，可以方便广泛应用于各种嵌入式产品中。2.2.3测温点终端与被测母线的距离要求使用MLX90614红外传感器测试温度为其视场FOV内的平均温度，只有

5、在被测物体完全覆盖红外传感器的FOV视场有能保证精度。所以在实际应用中必须保证测温点终端与被测母线之间的距离满足要求才能保障测温的精度要求。为了保证高精度测量，采用了MLX90614中型号为BCI的红外温度传感器，其只有5°FOV。因此tan5°=被测物体半径÷红外传感器与被测物体之间距离。假设被测母线测温点半径为a=4cm，则b=4tan5°=45.7cm。由此可算得假设使用MLX90614中型号为红外传感器测量半径为4cm的物体时，其最大距离不超过45.7cm才能保证测试温度的准确性。如果被测物体半径越大则测温的最大距离也相应增加。MLX90614BCI的视场

6、（FOV）如图8所示。3测温点终端软件设计3.1软件系统概述结合上述测温点终端硬件原理图，可以将测温点终端软件分为初始化程序模块、MLX90614红外温度采集程序模块、ZigBee无法发送程序模块等。程序进行初始化硬件模块后，定时500ms读取MLX90614红外温度传感器获取温度值后，再将获取到的母线温度值及母线测温点位置ID等信息定时500ms，通过ZigBee无线发送给开关柜的本地终端。3.2MLX90614的SMBus协议ARM软件通过SMBus协议对MLX90614进行驱动，其SMBus协议如图9所示，SMBus接口上提供主设备（MasterDevice

7、，MD）与从设备（SlaveDevice，SD）之间进行数据通信方式，且在某一时刻总线上只能有一个主设备有效，数据传输分为主到从传输（MastertoSlave）和从到主（SlavetoMaster）传输方式[2]。3.3MLX90614读/写数据格式流程软件通过SMBus协议对MLX90614进行读/写，发送和接收数据是以字节为单位进行的，发送流程为按位每次从高位到低位发送一个字节，然后判断对方是否有响应，如果有响应就接着按位发送下一个字节；如果没有响应，重发一定次数该字节，直到有响应，再按位发送下一个字节，如果多次重发后，仍然没有响应，就结束[2]。接收流程为

8、接收数据时