摘 要本設(shè)計基于MLX90614非接觸式溫度傳感器，以Atmega16微控制器為核心，并根據(jù)檢測某型設(shè)備現(xiàn)場工作時的溫度變化范圍，迅速做出故障篩查、判斷，初步篩查的依據(jù)之一而研制的嵌入式簡易溫度檢測系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】MLX90614 溫度監(jiān)控 嵌入式系

設(shè)備現(xiàn)場工作狀態(tài)監(jiān)控是設(shè)備故障在線檢測、診斷、排除的可靠手段之一，設(shè)備溫度或其關(guān)鍵部位溫度是反映該設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)的關(guān)鍵指標，通過對該指標的測量、分析即可對設(shè)備故障。以此為出發(fā)點，本文研究了一種基于MLX90614的溫度實時在線檢測系統(tǒng)，以ATmega16為核心處理器，通過無線發(fā)射模塊，實現(xiàn)對被測設(shè)備或目標測試點的溫度實時在線檢測，通過實驗對比分析得出該系統(tǒng)測量精度高，誤差小，響應(yīng)速度快，運行可靠，可廣泛應(yīng)用于故障檢測等檢測系統(tǒng)中。

1 系統(tǒng)電路硬件設(shè)計

1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

ATmega16是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先進的指令集及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達1MIPS/MHz，該微控制器實現(xiàn)實時在線監(jiān)測，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 傳感器采集電路的設(shè)計

本系統(tǒng)中的MLX90614是非接觸式紅外溫度傳感器，采用5V供電，集成了I2C總線接口。在-40℃～+125℃的工作溫度范圍內(nèi)，MLX90614的分辨率為0.02℃，精度為±1℃。該傳感器的優(yōu)點眾多：非接觸式測溫、能精確測量某一區(qū)域溫度、溫度分辨率高、且實時性強，電路設(shè)計如圖2所示。

1.3 傳感器測溫原理

自然界中所有高于絕對溫度的物體，都會向其周圍空間輻射紅外波段的電磁波，亦稱紅外線。根據(jù)黑體輻射公式可以得到物體向周圍空間輻射電磁波的波長，但一般情況下，可以通過維恩近似公式（1）說明物體的絕對溫度和在該溫度下物體向外輻射紅外電磁波波長的關(guān)系，也即可以測量物體向外輻射的紅外線波長來測定物體溫度。

λ*T=b （1）

其中λ為波長，T為物體絕對溫度，b為維恩位移常數(shù)：2.8978×10-3（米·開）。

2 軟件設(shè)計

軟件部分主要包含：對微控制器ATmega16的各重要寄存器初始化、 IIC總線寄存器初始化、溫度顯示模塊端口初始化，與無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊相連的串口初始化等。然后通過IIC總線對MLX90614的溫度原始數(shù)據(jù)讀取，并將數(shù)據(jù)進行10次平均后送給溫度顯示模塊顯示或通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心進行進一步處理。以上就是本設(shè)計溫度檢測系統(tǒng)的整體軟件流程方案。該系統(tǒng)的軟件流程圖如圖3 所示。

3 實驗結(jié)果

為了說明本設(shè)計的溫度傳感器精確度，分別借助一臺高精度測溫系統(tǒng)和一支接觸式溫度計對同一型號設(shè)備、同一電路板上的同一個測試點，并在相同的環(huán)境下進行多次實際測量，其結(jié)果對比如表1所示。

通過以上測試發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)的溫度測試結(jié)果可信度比較高。接觸式溫度計的溫度測試結(jié)果一般需要4分鐘左右度數(shù)才能穩(wěn)定，而本系統(tǒng)僅需1～2秒即可。此外，接觸式溫度計在測量時僅有一點接觸到測試點，本系統(tǒng)是非接觸式的，測試效果明顯好于接觸式。

4 結(jié)論

本文主要針對電臺研制周期中對電臺、電路板甚至重要元器件故障的定位難問題，提出了一種基于溫度測量的故障初步篩選、快速定位、快速診斷的新方法。該方法是通過MLX90614非接觸式紅外溫度傳感器通過測量紅外電磁波波長的方法，精確得到被測物體的溫度，從側(cè)面反映被測設(shè)備、電路板、元器件的工作狀態(tài)，進而為故障準確定位提供參考。該系統(tǒng)讀數(shù)快、易檢測，精度高，成本低。經(jīng)過實際應(yīng)用還發(fā)現(xiàn)該溫度檢測系統(tǒng)雖然系統(tǒng)簡潔，但工作可靠性高，具有較高的實際應(yīng)用價值，可推廣應(yīng)用到其它環(huán)境物體溫度檢測，例如供暖設(shè)備、發(fā)電廠、汽車發(fā)動機等領(lǐng)域。

參考文獻

[1]王桂榮，李憲芝主編.傳感器原理與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]張思民主編.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：清華大學出版社，2008.

作者簡介

陶杰（1983-），男，河南省信陽市人。碩士研究生。講師。研究方向為通信與信息系統(tǒng)。

作者單位

陸軍工程大學 河北省石家莊市 050000endprint