IR連接傳感器使溫度監(jiān)控變簡單 2011-06-03 21:40:45來源:互聯(lián)網(wǎng)
本文描述低功率、內(nèi)部、溫度—周期轉(zhuǎn)換器（MAX6576）的特點。它耗電只有140_A（電源2.7V~5.5V），封裝為6引腳SOT，測量溫度范圍-40℃~125℃。它的輸出是一個方波，其周期正比于IC裸片溫度的絕對溫度（°K）。
測量對地有幾十伏電位的電路元件的溫度是困難的。而且，隨著電壓的增加，此工作變得更困難。在高EMI環(huán)境中的測量溫度也是困難的。解決這些困難的一個良好方案是靠紅外（IR）信號實現(xiàn)溫度探頭到讀出測定位的連接。用最小功耗和鋰電池或其他具有長擱置壽命和高能量密度的電池可簡化傳感器的電源裝置。
本文描述低功率、內(nèi)部傳感器、溫度—周期轉(zhuǎn)換器（MAX6576）的特點。它耗電只有140_A（電源2.7V~5.5V），封裝為6引腳SOT，測量溫度范圍-40℃~125℃。它的輸出是一個方波，其周期正比于IC裸片溫度的絕對溫度（°K）。
可硬件實現(xiàn)比例因數(shù)：10，40，160，或640_s/℃。在本文的應用中，設置最低工作頻率時的比例因數(shù)（給出最高的平均值和最低的噪聲），室溫下的有效周期為192ms（即25℃（298°K）大約為5.2HZ）。此周期大于IC的時間常數(shù)，它受器件可決定的最大溫度轉(zhuǎn)換率限制。在最高工作溫度，信號周期為255ms；在最低溫度（-40℃），周期為149ms。
IR發(fā)射器


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圖1 IR發(fā)射器，用溫度—周期轉(zhuǎn)換器（MAX6576）為每個正向轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個短的10 s IR脈沖

IR發(fā)射器電路（圖1）IC方波輸出的每個正向轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個窄的、高密度大約10 s IR脈沖。該電路是非常簡單的，用74HC132四雙輸入史密特觸發(fā)器一個觸發(fā)器作為正沿差分器、剩余3個觸發(fā)器并聯(lián)在一起作為IRLED的驅(qū)動器。IRLED是手持遙控控制單元中的標準型號。


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圖2 IR接收器把接收自發(fā)射電路（圖1）的IR脈沖轉(zhuǎn)換為正比于溫度的模擬輸出（IR傳感器是二極管器件）

電路的總電源電流在接近室溫測量時小于140 A。用CR3032鋰電池（3mm×23mm）供電，IR連接傳感器可連續(xù)工作6個月。兩個并聯(lián)的CR3032可提供連續(xù)一年時間的工作電源。然而，像CR3032這樣的標準鋰電池受其60℃最高工作溫度的限制。
松下公司的聚碳一氧化物高溫電池（BR2477A，7.7mm×24.7mm）可作為傳感器和IR發(fā)射器供電一年時間，工作溫度范圍-40℃~+125℃。因為電池在傳感器組合裝置中大于所有其他元件，所以，它是唯一確定裝置整個大小的因素。
IR接收器和信號處理器
接收器/信號處理器的目的是接收溫度傳感器IR發(fā)射器所產(chǎn)生的IR脈沖，并產(chǎn)生一個數(shù)字輸出和一個模擬輸出。數(shù)字輸出只不過是從IR信號恢復的標準邏輯脈沖，它做為微控制器中斷是有用的。然后借助微控制器中的外設定時器和一個簡單的定標算法可以從該信號恢復原來的溫度數(shù)據(jù)。


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圖3 從IR發(fā)射恢復的每個SIGNAL-PULSE產(chǎn)生兩個脈沖（如圖所示）用于控制輸出取樣—保持電路

模擬輸出是一個正比于IR信號周期的dc電壓，它由MAX6576輸出確定，也正比于絕對溫度。模擬輸出使直接溫度讀數(shù)標定的DMM或DVM能讀出LR連接傳感處的溫度。可以用一個全合1DVM IC（如MAX1495）建造可獨立應用的單元，驅(qū)動LCD顯示。