基于MLX的温度实时检测系统

摘 要本设计基于MLX90614非接触式温度传感器，以Atmega16微控制器为核心，并根据检测某型设备现场工作时的温度变化范围，迅速做出故障筛查、判断，初步筛查的依据之一而研制的嵌入式简易温度检测系统。

【关键词】MLX90614 温度监控 嵌入式系

设备现场工作状态监控是设备故障在线检测、诊断、排除的可靠手段之一，设备温度或其关键部位温度是反映该设备是否处于正常工作状态的关键指标，通过对该指标的测量、分析即可对设备故障。以此为出发点，本文研究了一种基于MLX90614的温度实时在线检测系统，以ATmega16为核心处理器，通过无线发射模块，实现对被测设备或目标测试点的温度实时在线检测，通过实验对比分析得出该系统测量精度高，误差小，响应速度快，运行可靠，可广泛应用于故障检测等检测系统中。

1 系统电路硬件设计

1.1 总体结构设计

ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先进的指令集及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，该微控制器实现实时在线监测，系统的总体结构框图如图1所示。

1.2 传感器采集电路的设计

本系統中的MLX90614是非接触式红外温度传感器，采用5V供电，集成了I2C总线接口。在-40℃～+125℃的工作温度范围内，MLX90614的分辨率为0.02℃，精度为±1℃。该传感器的优点众多：非接触式测温、能精确测量某一区域温度、温度分辨率高、且实时性强，电路设计如图2所示。

1.3 传感器测温原理

自然界中所有高于绝对温度的物体，都会向其周围空间辐射红外波段的电磁波，亦称红外线。根据黑体辐射公式可以得到物体向周围空间辐射电磁波的波长，但一般情况下，可以通过维恩近似公式（1）说明物体的绝对温度和在该温度下物体向外辐射红外电磁波波长的关系，也即可以测量物体向外辐射的红外线波长来测定物体温度。

λ*T=b （1）

其中λ为波长，T为物体绝对温度，b为维恩位移常数：2.8978×10-3（米·开）。

2 软件设计

软件部分主要包含：对微控制器ATmega16的各重要寄存器初始化、 IIC总线寄存器初始化、温度显示模块端口初始化，与无线数据发射模块相连的串口初始化等。然后通过IIC总线对MLX90614的温度原始数据读取，并将数据进行10次平均后送给温度显示模块显示或通过无线数据发送模块将数据发送给数据中心进行进一步处理。以上就是本设计温度检测系统的整体软件流程方案。该系统的软件流程图如图3 所示。

3 实验结果

为了说明本设计的温度传感器精确度，分别借助一台高精度测温系统和一支接触式温度计对同一型号设备、同一电路板上的同一个测试点，并在相同的环境下进行多次实际测量，其结果对比如表1所示。

通过以上测试发现，本系统的温度测试结果可信度比较高。接触式温度计的温度测试结果一般需要4分钟左右度数才能稳定，而本系统仅需1～2秒即可。此外，接触式温度计在测量时仅有一点接触到测试点，本系统是非接触式的，测试效果明显好于接触式。

4 结论

本文主要针对电台研制周期中对电台、电路板甚至重要元器件故障的定位难问题，提出了一种基于温度测量的故障初步筛选、快速定位、快速诊断的新方法。该方法是通过MLX90614非接触式红外温度传感器通过测量红外电磁波波长的方法，精确得到被测物体的温度，从侧面反映被测设备、电路板、元器件的工作状态，进而为故障准确定位提供参考。该系统读数快、易检测，精度高，成本低。经过实际应用还发现该温度检测系统虽然系统简洁，但工作可靠性高，具有较高的实际应用价值，可推广应用到其它环境物体温度检测，例如供暖设备、发电厂、汽车发动机等领域。

参考文献

[1]王桂荣，李宪芝主编.传感器原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]张思民主编.嵌入式系统设计与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

作者简介

陶杰（1983-），男，河南省信阳市人。硕士研究生。讲师。研究方向为通信与信息系统。

作者单位

陆军工程大学 河北省石家庄市 050000endprint