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        紅外溫度傳感器設計選型難不難?看了這篇設計攻略,就不難!

        發布時間:2022-4-28 11:43    發布者:eechina
        關鍵詞: 紅外溫度傳感器
        來源:Digi-Key
        作者:Alan Yang

        紅外溫度傳感不用接觸物體便可測溫,因此被廣泛應用于醫療、工業等領域。紅外溫度傳感具體該如何設計和選型?希望讀完本文,能給大家一些啟示。

        紅外溫度傳感器設計很難嗎?

        可以很簡單。對于一些數字輸出紅外溫度傳感器,很多非接觸紅外溫度傳感器廠家,出廠前都已經幫你校準好了精度。我們只要找一顆MCU通過I2C讀取RAM里的信息就可以了。有些芯片還會給出調用紅外溫度傳感器的樣例程序。比如Melexis MLX90632, 在Git-Hub給出了MCU STM32F070樣例程序,這進一步簡化了軟件設計的難度。從而我們可以把更多的精力放到如何減少不必要的噪聲,以及提高測量精度上面來。

        現在全球范圍內紅外溫度傳感器缺貨的背景下,Digi-Key提供廣泛的Digi-Key紅外溫度傳感器,供開發者選擇。

        紅外溫度傳感器選型要點

        選好紅外溫度傳感器是設計成功的第一步。

        · 距離系數

        紅外溫度傳感器的測溫距離多遠?單是這么問,不夠準確?梢园鸭t外溫傳感器想象成一雙眼睛。如果物體很大,即使很遠,我們也能看見。所以更準確的衡量標準是 “距離系數(D:S)”,即傳感器到目標的距離D與在該距離下測溫儀測量區域直徑S的比值。



        一般來說,紅外溫度傳感器測試到的是測試范圍內的溫度平均值。因此,為了保證測量效果,盡量使測試目標大于測試范圍。



        · 如何計算距離系數

        一般溫度傳感器都會給出視場角(FOV,field of view)這個參數,即紅外傳感器能“看”到的范圍。以Melexis MLX90632SLD-DCB-000-RE為例子,以信號敏感度50%時作為測量標準,FOV為50°,即可推算出距離系數比值。D : S =1 : 2tan25



        Digi-Key選紅外溫度傳感器

        Digi-Key網站提供詳細紅外溫度傳感器的參數可供篩選。在Digi-Key溫度傳感器這個大類下面,傳感器類型選擇“數字,紅外(IR)”,“模擬,紅外(IR)”,即可得到相應結果。

        篩選過程中還有幾個比較重要的參數,如“檢測溫度-遠程”、“電源-電壓”、“分辨率”、“輸出類型”、“精度”等。其中,“精度”這個參數要特別小心。推薦仔細閱讀數據手冊。有些紅外溫度傳感器,會對某些特殊應用中特殊溫度段做調整。



        比如,Melexis Technologies NV MLX90632SLD-DCB-000-RE,精度±0.2°C,這個是針對醫療領域,體溫這個溫度段做的調整。

        Image of 紅外溫度傳感器設計選型難不難?看了這篇設計攻略,就不難!

        · 設計技巧

        保證紅外溫度傳感器器件周邊溫度穩定與相應的溫度補償,往往是設計的重中之重。紅外溫度傳感器內部結構一般都是大量的熱電偶堆集在底層的硅基上。而熱電偶冷端的溫度變化直接影響測試精度。因此,盡量讓紅外溫度傳感器遠離理熱源,比如發熱的電源芯片,保證紅外溫度傳感器周邊的溫度穩定。

        · 熱噪聲

        我們常?梢钥匆娭辈逍偷募t外溫度傳感器都會有一個金屬外殼,這個的主要作用是為了減少熱噪聲。沒有這個外殼的話,空氣的流動帶來的熱噪聲,可能就會影響精度。因此,對于某些特殊應用,設計建議如下:

        1. 在金屬外殼外面再套一個金屬外殼來減少熱噪聲。
        2. 空氣是很好的隔熱材料,在金屬外殼和塑料蓋之間留一定的間隙。
        3. 盡量杜絕PCB板上的熱傳導,比如在芯片周圍去除不必要的PCB板材來減少熱傳導路徑。


        (以上圖片與建議來源于Melexis 紅外溫度傳感器熱與機械設計)

        · 熱梯度與熱源方向

        有些紅外溫度傳感器會做溫度補償功能,來達到降噪的目的。如Melexis MLX90614 會對熱梯度做出補償,這時就要特別留意熱源的方向,以及紅外溫度傳感器的放置方向。根據應用手冊的要求設計,才能正在發揮溫度補償的功能。


        (以上圖片與建議來源于Melexis 紅外溫度傳感器熱與機械設計)

        本文小結

        作為測溫槍中的核心部件,選好紅外溫度傳感器是設計成功的第一步。深入了解紅外傳感器,圍繞其進行設計,才能事半功倍。
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