基于MLX90601系列測(cè)溫模塊的紅外測(cè)溫裝置介紹

1 引言

　　一般來(lái)說(shuō)，測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式，接觸式測(cè)溫只能測(cè)量被測(cè)物體與測(cè)溫傳感器達(dá)到熱平衡后的溫度，所以響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且極易受環(huán)境溫度的影響;而紅外測(cè)溫是根據(jù)被測(cè)物體的紅外輻射能量來(lái)確定物體的溫度，不與被測(cè)物體接觸，具有不擾動(dòng)被測(cè)物體溫度分布場(chǎng)，溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、測(cè)溫范圍廣，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，近年來(lái)在汽車電子、航空和軍事上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

　　2 測(cè)溫原理概述

　　PWN的全稱是Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)即通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖的周期、寬度，以達(dá)到變壓、變頻的目的，數(shù)字式脈寬調(diào)制方式中，數(shù)字是控制信號(hào)，通過(guò)改變高低電平數(shù)的比值達(dá)到改變占空比的目的，PWM控制電路在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、不間斷電源(UPS)以及直流電機(jī)調(diào)速，交流電機(jī)變頻調(diào)速等控制電路中有著廣泛應(yīng)用。

　　SPI(Serial Peripheral Interface)是Motorola公司提出的一個(gè)同步串行外設(shè)接口，容許CPU與各種外圍接口器件以串行方式進(jìn)行通信、交換信息，即可以提高傳輸速度也可以減小器件的資源占用，另外即使在沒(méi)有SPI接口的單片機(jī)上也可利用軟件進(jìn)行模擬。

　　Melexis公司生產(chǎn)的MLX90601系列測(cè)溫模塊是應(yīng)用非常方便的紅外測(cè)溫裝置，其所有的模塊都在出廠前進(jìn)行了校驗(yàn)，并且可以直接輸出線性或準(zhǔn)線性信號(hào)，具有很好的互換性，免去了復(fù)雜的校正過(guò)程。

　　該模塊以MLX90247熱電元件作為紅外感應(yīng)部分。輸出是被測(cè)物體溫度(TO)與傳感器自身溫度(Ta)共同作用的結(jié)果，理想情況下MLX90247輸出電壓為：

　　其中溫度單位均為Kelvin，a為儀器常數(shù)。

　　傳感器自身溫度由MLX90247內(nèi)置的熱敏電阻測(cè)定測(cè)量，從MLX90247中輸出的兩路溫度信號(hào)分別經(jīng)內(nèi)部MLX90313器件上兩路高性能、低噪聲的斬波穩(wěn)態(tài)放大器放大再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸出。

　　該系列模塊精度可達(dá)±0.2℃，體積小巧，被測(cè)物體和環(huán)境溫度能分雙通道輸出，有多種輸出方式：模擬線性輸出、PWM輸出、可編程SPI輸出等，適于多種應(yīng)用環(huán)境，下面以MLX90601-CAA為例，重點(diǎn)介紹其特性和使用方法。

　　MLX90601EZA-CAA用工業(yè)和商業(yè)2種應(yīng)用產(chǎn)品。能以PWM和SPI兩種方式分別輸出被測(cè)物體和傳感器溫度，另外通過(guò)SPI可編程引腳還可以更改模塊內(nèi)部預(yù)設(shè)值，并且還具有繼電器驅(qū)動(dòng)輸出，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路。

　　3 MLX90601EZA-CAA簡(jiǎn)介

　　MLX90601EZA-CAA的電氣特性如表1所列。引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如下：

　　REL1(1腳)：繼電器輸出;

　　VSS(2腳)：地;

　　VDD(3腳)：電源;

　　SDIN(4腳)：SPI數(shù)據(jù)入口;

　　SDOUT(5腳)：SPI數(shù)據(jù)出口;

　　CSB(6腳)：片選;

　　SCLK(7腳)：時(shí)鐘;

　　IROUT(8腳)：PWM輸出被測(cè)物體溫度;

　　VREF(9腳)：參考電壓;

　　TEMPOUT(10腳)：PWM環(huán)境溫度輸出。

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