MLX90601系列模块及其在红外温度测量仪中的应用

　　1　引　言

　　温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式2大类。通常接触式测温仪表比较简单、可靠,测量精度较高。但因测温传感器与被测介质需要充分进行热交换,在一定的时间后二者才能达到热平衡,所以存在测温延迟现象。非接触式仪表测温是通过热辐射原理测量温度的,测温传感器不需要与被测介质接触,因此不会破坏被测对象的温度场,反应速度一般也比较快。Melexis公司生产的MLX90601系列测温模块是一种使用方便的红外测温装置,该系列模块在出厂前经过工厂的校正,可直接输出线性温度信号。MLX90601系列模块体积小巧、使用方便,具有多种输出方式:模拟线性输出、数字PWM输出、SPI接口输出。MLX90601系列模块的温度测量范围为-20~+120℃,测量精度为±0.2℃,能够满足一般情况下的温度测量要求。

　　2　MLX90601系列模块简介

　　MLX90601系列模块以MLX90247作为红外温度传感部分,MLX90247输出的待测介质温度信号和环境温度信号送给MLX90313中2个低噪声的斩波放大器进行放大,再经A/D转换器输出。MLX90601系列模块之间稍有区别,这里主要介绍MLX90601EZA CAA。其内部结构如图1所示。环境温度和被测介质的温度既能以PWM的形式输出,又可以经SPI接口输出。在以PWM形式输出时,以占空比表示温度值。

　　MLX90601EZA CAA共有10个引脚,引脚功能如表1所示。

　　当MLX90601与单片机之间通过SPI接口进行通信时, MLX90601作为从器件,通过SPI接口可以对MLX90601内部的E2PROM及所有寄存器进行读/写操作,命令字均为32位格式,依次为:8位操作码、8位地址码和16位数据,其读/写时序分别如图2和图3所示。

　　在CS由高电平变为低电平后可以对器件进行读/写操作,32个SCLK之后,即完成一次读/写操作,CS应恢复为高电平。对器件进行写操作时,数据(包括操作码、地址)在SCLK上升沿送入MLX90601,在后面24个SCLK信号的上升沿,写入的8位操作码、8位地址码和16位数据中的高8位数据将依次出现在SDO端,可供主器件进行读取、核对,若发现通信出错,主器件可以将CS变为高电平,提前结束本次数据通信。对器件的读操作和写操作类似,不同之处是送入MLX90601中的数据只有8位操作码和8位地址码,在后面24个SCLK信号的上升沿,SDO端依次输出本次操作的操作码和读取到的16位数据,如图3所示。

　　不同的操作码对应不同的操作,如表2所示。

　　在MLX90601中被测对象温度和环境温度均量化为12位数据,存储在其内部的2个温度数据寄存器中,被测对象温度寄存器地址为09H,环境温度寄存器地址为0AH。存储温度的寄存器为16位字长,格式如表3所示。其中:D11~D0为温度数据;OVH为环境温度超过上限的标志,此时D[11:0]为FFFH;OVL为环境温度低于下限的标志,此时D[11:0]为000H;FE:标志出现不可修复的错误;Res:未定义,总为0。温度计算公式为: