紅外測溫傳感器應用說明
(1) 管腳 1、3 為熱電堆傳感器電壓輸出引腳,輸出電壓為μV 量級,該電壓隨 被測物體溫度變化而變化。
(2) 管腳 2、4 為內置 NTC(熱敏電阻)的引腳,2、4 腳之間為電阻值,該阻 值隨傳感器自身溫度變化而變化,該阻值在 25oC 時為 100Kohm。
(1) 讀取傳感器 2、4 腳電阻值 A;
(2) 根據 A 在規格書中最后的 R-T 表查找到環境溫度 Ta;
(3) 讀取傳感器 1、3 腳的電壓 B;
(4) 在 V-T 表里的 Ta 列中找到與 B 值相等或相近的電壓值,其對應的橫坐標 則為被測物體溫度。
(1) AMB-TEMP,環境溫度,此處接 ADC 以獲得 2、4 腳的電壓值,并轉化 成電阻阻值;
(2) Vbias,偏置電壓,根據電路系統而定;
(3) IR Vout,紅外響應電壓輸出,此處接 ADC 以獲得 1、3 腳電壓值。
要獲得準確的測溫結果,需要進行標定。由于傳感器的響應電壓、NTC 的 阻值、匹配電阻(R3)的阻值均有偏差,根據以上方法完成的測溫系統并不能 獲得準確的測溫結果,標定的目的是消除傳感器及電路引入的偏差,達到準確測 溫的效果。標定的方法如下:
1)將傳感器放在恒溫水槽(25oC)中靜置 20 分鐘以上,使得傳感器本身達到恒 定 25oC。注意傳感器需要與水隔離。
2)讀取 2、4 腳阻值,將其與 100Kohm 比較,產生修正系數 a,通過熱敏電阻
的校準消除熱敏電阻的偏差。
3)用傳感器對準 37℃黑體目標進行測量,讀取 1、3 腳電壓,將其與 V-T 表中
37℃電壓值進行比較,產生修正系數 b,通過紅外傳感器的校準消除紅外傳 感器的偏差。
4)傳感器測量的電阻阻值和響應電壓在修正后通過 R-T 表和 V-T 表查表進行測量。
Tobj=(V/(s*5e-10*(1+2e-3*Tamb)+(Tamb+273.15)^4)^0.25-273.15
其中 Tobj 為紅外測量結果溫度,V 為傳感器電壓,s 為校準系數;Tamb 為 環境溫度。
校準系數計算公式如下:
s=(V(Tobj=37)/((37+273.15)^4-(Tamb+273.15)^4))/(5e-10*(1+2e-3*Tamb))
由于測試輸出電壓容易受到 NTC 阻值影響,為了提高測量穩定性,需要確 保 NTC 溫度的穩定。為此,需要給傳感器增加熱阻、熱容來提高傳感器自身的 溫度穩定性。一般使用金屬套件(銅、鋁)來作為熱阻、熱容。
為了減少傳感器 PIN 腳之間的熱干擾,在制作 PCB 時,應該將傳感器 PIN
腳之間進行熱隔離。