本应用笔记介绍了系统中的模拟输出电压以及如何使用 MLX90614 红外温度计实现输出。该文档还描述了模拟格式的 MLX90614 PWM 输出,以及 PWM 到电压转换应用的配置。
本应用笔记介绍了系统中的模拟输出电压以及如何使用 MLX90614 红外温度计实现输出。该文档还描述了模拟格式的 MLX90614 PWM 输出,以及 PWM 到电压转换应用的配置。
红外测温仪 MLX90614 可在 EEPROM 中配置为以下 3 种输出类型中的任意一种:
PWM(推挽式或 NMOS 开漏)
SMBus(始终是 SMBus 网络上的从设备)
热
继电器(推挽式或 NMOS 开漏)
所有这些输出都提供测量的温度,经过线性化并可供使用。使用 PWM 选项,连续脉冲序列的占空比代表测量的温度。使该脉冲串通过低通滤波器将产生可以作为模拟值进行测量的平均值。为了获得相关结果,需要考虑此选项的一些细节。
PWM 电压转换的主要缺点是:
准确度和分辨率
通过模拟测量的方式通过 SMBus 和 PWM 数字接口达到 MLX90614 提供的精度将非常昂贵。在大多数情况下,准确性和分辨率可能都会显着降低。退化的程度很大程度上是特定于应用的,并且不能针对所有情况进行普遍预定义。
电磁兼容
模拟线路比数字通信更容易受到噪声的影响。
对温度、电源变化或湿度等环境条件的依赖性会更高。因此,在精度和分辨率很重要的应用中,很难推荐将 MLX90614 测量结果转换为模拟电压输出。
MLX90614 PWM 输出格式
MLX90614的PWM输出可以配置为两种模式——单数据传输和双数据传输。为了使平均值有用,需要单一 PWM 输出格式。它的时间如下所示。
模拟值的 PWM 格式
如图所示,可以在器件 EEPROM 中对感兴趣的温度范围进行编程,然后测量的温度将给出 12.5% 至 62.5% 的占空比。这将是 PWM 输出序列的平均值(电源电压 VDD 的百分比)。
单数据 PWM 输出占空比与测量温度线性相关:
任何测得的温度均可用于 PWM 输出。MLX90614 采用单区 (MLX90614xAx) 或双区 (MLX90614xBx) 配置。单区域版本的不同之处如下:
未实现 IR2
传感器 Tobj2 数据不相关
FoV 是一个对称的圆锥体
位 EEPROM(CongifRegister1[05h],位 6,双区域 1)在工厂校准期间设置,用于识别区域数量。
这里,除非另有说明,假设通过PWM传输物体温度1的单个区域。在大多数示例中,使用 5 V 版本。对于扩展 PWM 输出格式,将无法使用平均值,因为它由两个独立的数据带组成。
不过,可以在 PWM 电压转换应用程序中读取 MLX90614xBx Tobj2(同样是单 PWM 格式)。
模拟输出测量的注意事项
输入电阻
LPF 网络的任何负载都会本质上降低电路操作的精度。不加载时,平均值为Vout = Vhigh * DC + Vlow*(DC-1),其中 Vhigh 为 MLX90614 的高电平输出电压,Vlow 为 MLX90614 的低电平输出电压,DC 为占空比PWM 输出序列(正常运行时为 0.125…0.625)。为了估计 LPF 负载,假设 R2 足够高,不会在输出推挽级上造成显着的压降。这使得 Vhigh = Vdd,Vlow = 0。随着 LPF 的加载(接地),等效原理图将是:
从而形成无源电阻分压器。
当精度是必须的时,一些测量单元(例如,一些 ADC 和一些手持式万用表)可能对源电阻要求很高。在这种情况下,缓冲区可能会显着提高准确性,如下图所示。输出电压范围为 0.125Vdd…0.625 Vdd,对输入共模电压范围的要求有所放松。例如,Analog Devices 的 AD8603 就是该组件的合适选择。
一般注意事项
MLX90614 是采用金属罐封装的集成系统。这使得设备具有良好的 EMC 性能。然而,与任何混合信号系统一样,
电源线仍然需要去耦。靠近封装的 100 nF SMD 去耦
电容器通常足以提供足够好的本地旁路。当然,整个电源轨需要没有严重的噪声和纹波。在具有强 EMI 的系统中,必须采用仔细的 EMC 布局并结合增强的电源滤波。如果预计会出现 EMC 问题,那么使用 MLC90614 实现数字通信显然更简单、更便宜。