為了實現(xiàn)對物體表面溫度的監(jiān)控,找準(zhǔn)物體的發(fā)熱點,設(shè)計了一種動態(tài)溫度監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)基于紅外陣列傳感器MLX90640,以STM32F401RCT6為核心,通過I2C讀取ML90640所采集到的目標(biāo)溫度值,通過DMA串口傳給上位機軟件,上位機軟件對溫度數(shù)據(jù)進行處理可實時顯示測量區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)。實驗表明,系統(tǒng)可同時監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的768個溫度點的溫度變化情況,準(zhǔn)確定位發(fā)熱點位置。采用非接觸式測溫方式,便于安裝使用。 

【文章來源】：信息通信. 2020,(03)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

MLX90640內(nèi)部框圖

唬?被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域[1]。目前，市場上常用的溫度檢測儀器大多數(shù)都是單點手動測量，溫度信息傳輸不及時，精度不夠[2]。而能達到性能要求的非接觸式紅外探測器的成本較高。針對上述問題，本文設(shè)計了以MLX90640紅外陣列傳感器進行多點溫度測量，以STM32F401為核心的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。讀取MLX90640的測溫數(shù)據(jù)，通過DMA串口實時傳輸給上位機軟件的動態(tài)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，便于對溫度數(shù)據(jù)進行實時顯示、分析和處理。該系統(tǒng)具有成本低、體積孝測溫精度高的優(yōu)點。1系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示，動態(tài)溫度監(jiān)測系統(tǒng)由兩大部分組成：基于STM32F401為核心的溫度采集裝置的設(shè)計和基于VistulStu-dio2017的上位機數(shù)據(jù)接收、處理與分析軟件設(shè)計。溫度傳感器選用具有768像元的紅外探測器MLX90640，傳感器通過硬件I2C把采集到的溫度數(shù)據(jù)傳給MCU，STM32F401作為主控核心完成對多點溫度的轉(zhuǎn)換計算，硬件電路通過DMA串口與PC機通信，將768個像元的溫度數(shù)據(jù)傳輸給上位機軟件，上位機軟件可顯示768個探測點的實時溫度值，根據(jù)不同溫度區(qū)間顯示不同灰度值，方便用戶實時監(jiān)控。圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖2硬件設(shè)計2.1MLX90614工作原理MLX90614是一款小尺寸、低成本、32x24像素紅外陣列傳感器，工作電壓3.3~5V，正常工作溫度在-40℃~85℃，測量目標(biāo)的溫度在-40℃~300℃。有兩種視場（FOV）可供用戶選擇，分別是55°x35°和110°x75°，本文所使用的FOV是55°x35°，探測器每個像元轉(zhuǎn)換得到的溫度數(shù)據(jù)都是其視場內(nèi)所有物體的平均溫度。MLX90640的內(nèi)部框圖如圖2所示，MLX90640測得的768個目標(biāo)區(qū)域溫度、傳感器溫?

PI接口，能夠滿足動態(tài)溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計要求。3軟件設(shè)計3.1Mlx90640傳輸協(xié)議通過i2c協(xié)議完成主從設(shè)備之間的通訊，主設(shè)備可通過讀寫數(shù)據(jù)與從設(shè)備進行交流，數(shù)據(jù)傳輸格式如圖所示，其中S為起始位，Slaveaddress為從機地址，Wr為寫標(biāo)志，A為應(yīng)答信號，MSaddress為寄存器地址高8位，LSaddress為寄存器地址低8位，MSdata為高8位數(shù)據(jù)，LSdata為低8位數(shù)據(jù)，Rd為讀標(biāo)志，NAK為非應(yīng)答，P為停止信號，其中最后的讀寫數(shù)據(jù)次數(shù)沒有限制[4]。寫數(shù)據(jù)時如圖3所示，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時，主機向從機發(fā)送一個停止傳輸信號（P），表示不再傳輸數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)時如圖4所示，當(dāng)主機希望停止接收數(shù)據(jù)時，就向從機返回一個非應(yīng)答信號（NACK），則從機自動停止數(shù)據(jù)傳輸。Mlx90640的從機地址為0x33，由于采用7位地址模式，設(shè)備地址最后一位為讀寫控制位，讀設(shè)備時為1，寫設(shè)備時為0，因此通過I2C寫入的設(shè)備地址并非0x33，而是0x66，讀過程第二次寫入的從機地址為0x67。圖3寫數(shù)據(jù)格式圖4讀數(shù)據(jù)格式3.2溫度測量流程芯片根據(jù)設(shè)定的刷新頻率4Hz掃描768個像元，并利用存儲在EEPROM中的校準(zhǔn)常數(shù)計算每個像素點的測溫數(shù)值，其工作流程如圖５所示，芯片上電后，延時80ms，把EEPROM中校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入RAM中用來后續(xù)的溫度計算，開啟DMA串口之后，開始按第0子幀，第1子幀的順序循環(huán)采集目標(biāo)溫度數(shù)據(jù)，幀間隔為250ms，把從RAM采集到的原始溫度數(shù)據(jù)代入算法函數(shù)計算得到16進制的溫度數(shù)據(jù)，把溫度數(shù)據(jù)再傳給上位機軟件，由于溫度計算函數(shù)和溫度采集函數(shù)加上串口傳輸?shù)臅r間大于250ms，?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于MLX90621的電梯電機及控制回路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 王維佳,喻青,段航,易勇強.  工業(yè)安全與環(huán)保. 2019(03)
[2]基于MLX90621紅外傳感器的開關(guān)柜溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 孫宇貞,胡超,方永輝.  紅外. 2016(12)
[3]基于單片機八路溫度巡檢系統(tǒng)設(shè)計[J]. 郭偉,潘巍.  職業(yè). 2011(03)
[4]基于單總線的智能多點測溫系統(tǒng)設(shè)計[J]. 李金鳳,葛良全,吳建平,郝俊勝.  傳感器與微系統(tǒng). 2007(11)



本文編號：3228310