一种新型红外测温传感器的原理与应用new

《一种新型红外测温传感器的原理与应用new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、摘要：MLX90614系列芯片是一组通用的红外测温芯片。它具有精度高、体积小、输出接口多、使用方便等特点，在多种精密设备装置中都有广泛的应用。文中以MLX90614AA为例介绍其原理及应用方法。关键词：MLX90614AA；红外测温；PWM；SMBus+中图分类号：TP212.11TP274.52文献标识码：A文章编号：1006-883X(2007)12-0044-04田伟平田跃李杰边国栋一、引言一般来说，测量温度的方式可以分为接触式和非接触式两类。接触式测温的优点是简单、可靠、测量精度高；但其只有当测量装置与被测物体热交换完毕，达到热平衡后才能

2、进行读数，所以其缺点就是响应时间长、极易受环境温度的影响。红外测温则是根据被测物体红外热辐射出来的能量来测量物体的温度，不需要与被测物体接触，因此其优点就是不会扰动被测物体温度场、温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、稳定性好等，近年来在医疗、汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。MLX90614系列测温芯片是Melexis公司新近生产的一种使用方便的高精度测温芯片，它具有数字PWM和SMBus两种输出方式，其正常工作的环境温度范围在-40～+125℃内，可以测量的被测对象的最大温度范围是-70～+380℃，以上两个温度的上下限制为其工作的

3、极限范围，如果需要较小的测温范围，可以通过2SMBus总线修改EPRom里相应控制字来改变这个范围，从而提高精度，本文以MLX90614AA为例，重点介绍其特性和使用方法。图1MLX90614顶视图及其外观二、MLX90614AA及其测温原理概述1、MLX90614AA管脚定义管脚1—SCL/Vz：当MLX90614工作在SMBUS模式下时，作为串行时钟输入；而当MLX90614工作在PWM模式下时，由外部电路置高电平。管脚2—PWM/SDA：当MLX90614工作在SMBUS模式下时，作为串行数据输入/输出接口；而当MLX90614工作在PWM

4、模式下时，作为PWM波的输出接口。管脚3—VDD：外部电源输入，对于90614A系列为5V，对于90614B和90614D系列为3V。管脚4—VSS：地，和外壳相连。2、MLX90614AA的功能Melexis公司生产的MLX90614AA测温芯片是MLX90614系列测温芯片中的一种，其后缀中的第一个A44传感器世界2007.12www.sensorworld.com.cnProductsFeature表示工作电压为5V，第二个A表示单区域测温。它是一款使用非常方便的红外测温芯片，在出厂前已经进行了标定和校验，可以直接输出线性或准线性信号，具有

5、很好的互换性，免去了复杂的标定和校正过程。MLX90614AA的管脚顶视图及外观如图1所示，图2给出了MLX90614AA内部的结构框图。MLX81101热电元件是MLX90614AA中图2MLX90614AA内部结构框图的红外感应部分。输出是被测物体温度（To）与传感器自身温度（Ta）共同作用的结果，理想情况下MLX81101输出电压为：V()T,T=A(T4−T4)（1）iraooa其中，温度单位均为Kelvin，A为仪器常数。MLX90614AA的主要操作都被LX90302图3PWM波形输出格式总的控制单元所控制，包括物体和环境温度的测量和

6、计算、温度信号的处理输出等操作。MLX90302器件内集成了高性能、低噪声的可编程控制增益的斩波稳态放大器、17位的A/D转换器、可进行数字滤波和低通滤波的数字信号处理器、以及调压器等器件。从MLX81101中输出的两路温度信号分别经内部MLX90302器件上的斩波稳态放大器放大，然后进行A/D转换，再通过数字信号处理器进行数字滤波和低通滤波后输出，后面的滤波主要是为了降低输入信号的噪声。图4MLX90614AA精度-温度范围关系图三、应用设计置范围或发生某些不可被MLX90302自动修复的错误等；t51、MLX90614AA测温特性为该周期的结

7、束标志，占总周期的1/8，在这段时间内信号保PWM的全称是PulseWidthModulation（脉冲宽度调制），持低电平。输出的温度值计算公式如下：它是通过调节脉冲的占空比，以达到变压、变频的目的，数2t2()t=Tmax−Tmin+Tmin（2）字式脉宽调制方式中，用数字作为控制信号，通过改变高低T电平所占时间的比值来改变占空比，PWM控制电路在开关其中：t—测得的温度；稳压电源、不间断电源（UPS）以及直流电机调速，交流电t2—一个周期内有效信号输出部分高电平所持续的时机变频调速等控制电路中有着广泛应用。间；以PWM输出方式为例，MLX9

8、0614AA温度信号的Tmin—预置的温度下限（出厂设置为-20℃）；PWM输出格式如图3所示。其PWM信号的总周期T是Tmax—预置的