Leitfaden für MLX90614 Infrarot-Temperatursensoren

Der berührungslose IR-Temperatursensor MLX90614 ist eine nützliche Lösung, die Infrarot-Thermopile-Sensorik mit fortschrittlicher digitaler Signalverarbeitung kombiniert, um präzise, kontaktlose Temperaturmesswerte zu liefern.In diesem Artikel wird der Temperatursensor MLX90614 im Detail besprochen, einschließlich seiner Pinbelegung, Spezifikationen, Funktionen, funktionalen Betrieb, Anwendungsschaltkreisen und mehr.

Katalog

MLX90614 Temperatursensor Basic

Die MLX90614 Der berührungslose IR-Temperatursensor von Melexis ist ein digitales Infrarot-Thermometer.Es dient zur berührungslosen Messung der Temperatur.Es erkennt die von einem Objekt emittierte Infrarotstrahlung und wandelt sie in einen genauen Temperaturmesswert um.Da kein Kontakt erforderlich ist, ist es ideal für heiße, sich bewegende oder schwer zugängliche Oberflächen.

Im Inneren des MLX90614 befindet sich ein Thermopile-Sensor in Kombination mit einem Signalverarbeitungschip.Dadurch ist es möglich, sowohl die Objekttemperatur als auch die Umgebungstemperatur mit hoher Auflösung zu messen.Der Sensor ist werkseitig kalibriert und bietet einen digitalen Ausgang über I²C/SMBus oder PWM, wodurch er einfach an Arduino, Raspberry Pi und andere Mikrocontroller angeschlossen werden kann.

Wenn Sie am Kauf des MLX90614 interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte bezüglich Preis und Verfügbarkeit.

MLX90614 Sensor-CAD-Modelle

Details zur Pinbelegung des MLX90614-Sensors

Pin Name	Pin Etikett auf dem Modul	Beschreibung
Fahrgestellnummer / VCC	Fahrgestellnummer / VCC	Stromversorgung Eingang für den Sensor.Unterstützt typischerweise 3,3 V bis 5 V, je nachdem das Moduldesign.
GND	GND	Erdungsstift. Verbinden Sie diesen mit der Masse des Mikrocontrollers oder der Stromquelle.
SCL	SCL	Serielle Uhr Leitung für I²C/SMBus-Kommunikation.Wird zur Synchronisierung der Datenübertragung verwendet mit dem Controller.
SDA	SDA	Serielle Datenleitung für I²C / SMBus-Kommunikation.Wird zum Senden und Empfangen von Temperaturen verwendet Daten.

Alternativen und gleichwertiges Modell

• Melexis MLX90615

• Melexis MLX90632

• Melexis MLX90640

• Texas Instruments TMP006

• Texas Instruments TMP007

• Panasonic AMG8833

• Omron D6T-Serie

• Excelitas-Technologien ZTP-115

• Excelitas Technologies TPiS 1S 1385

Funktionsdiagramm des Sensors MLX90614

Der Sensor MLX90614 misst berührungslos die Temperatur und wandelt sie in ein nutzbares digitales Signal um.Am vorderen Ende des Diagramms befindet sich das Infrarot-Thermosäulen-Sensorelement, das die von einem Objekt emittierte Infrarotstrahlung erkennt.Diese Strahlung ist proportional zur Oberflächentemperatur des Objekts.Gleichzeitig misst ein interner Temperatursensor die Umgebungstemperatur des Sensors selbst, was für die Kompensation und Genauigkeit wichtig ist.

Die von der Thermosäule erzeugten kleinen analogen Signale werden durch einen Multiplexer geleitet und dann von einem Operationsverstärker (OPA) verstärkt.In dieser Phase wird das Signal so aufbereitet, dass es präzise verarbeitet werden kann.Nach der Verstärkung gelangt das Signal in den ADC (Analog-Digital-Wandler), wo die analogen Temperaturinformationen in hochauflösende digitale Daten umgewandelt werden.

Nach der Digitalisierung werden die Daten vom internen DSP (Digital Signal Processor) verarbeitet.Der DSP wendet im Speicher gespeicherte Kalibrierungskoeffizienten an und führt eine mathematische Kompensation unter Verwendung von Objekt- und Umgebungstemperaturdaten durch.Dadurch kann der MLX90614 präzise, ​​werkseitig kalibrierte Temperaturmesswerte ohne externe Kalibrierung liefern.

Die verarbeiteten Temperaturdaten können dann über zwei Wege gesendet werden: eine digitale SMBus/I²C-Schnittstelle oder einen PWM-Ausgang zum kontinuierlichen Lesen.Eine integrierte Zustandsmaschine steuert das Timing, die Leistungsmodi und den Datenfluss zwischen Blöcken, während der Spannungsregler einen stabilen internen Betrieb über verschiedene Versorgungsspannungen hinweg gewährleistet.Zusammen erklären diese Blöcke, wie der MLX90614 Infrarotenergie zuverlässig in genaue digitale Temperaturwerte umwandelt.

Technische Daten des MLX90614-Sensors

Parameter	Spezifikation
Sensortyp	Berührungslos Infrarot (IR) Thermopile-Temperatursensor
Gemessen Mengen	Objekt Temperatur, Umgebungstemperatur
Betrieb Spannung (VDD)	3,0 V – 5,5 V (3,3 V und 5 V kompatibel, abhängig vom Modul)
Versorgungsstrom	~1,5 mA (typisch), <2 mA (active mode)
Objekt Temperaturbereich	–70 °C bis +380 °C
Ambiente Temperaturbereich	–40 °C bis +125 °C
Messung Genauigkeit	±0,5 °C (typischerweise etwa Raumtemperatur)
Auflösung	0,02 °C (digital Ausgabe)
Sichtfeld (FOV)	~80° (variantenabhängig)
Schnittstelle	I²C / SMBus, PWM Ausgabe
Standard-I²C Adresse	0x5A
Reaktionszeit	~100 ms
Betrieb Entfernung	~2 cm – 5 cm (anwendungsabhängig)
Kalibrierung	Fabrik kalibriert
Pakettyp	TO-39 Metalldose (Sensor), Breakout-Modul verfügbar
Betrieb Temperatur (Sensor)	–40 °C bis +85 °C (modulabhängig)

MLX90614 Sensorfunktionen

Kleine Größe, niedrige Kosten

Der MLX90614 ist kompakt und leicht, sodass er problemlos in kleine Geräte und tragbare Projekte passt.Aufgrund seiner erschwinglichen Kosten kann es in der Unterhaltungselektronik, bei DIY-Projekten und in der Großserienproduktion eingesetzt werden, ohne die Gesamtsystemkosten wesentlich zu erhöhen.

Einfach zu integrieren

Dieser Sensor ist für eine einfache Hardware- und Softwareintegration konzipiert.Mit digitalem Ausgang und minimalem Bedarf an externen Komponenten funktioniert es reibungslos mit Mikrocontrollern wie Arduino, Raspberry Pi und anderen eingebetteten Systemen.

Werkseitig kalibrierter großer Temperaturbereich

Der Sensor ist werkseitig so kalibriert, dass er Umgebungstemperaturen von –40 °C bis 125 °C und Objekttemperaturen von –70 °C bis 380 °C misst.Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Benutzerkalibrierung und gewährleistet zuverlässige Messwerte direkt nach dem Auspacken.

Hohe Genauigkeit über einen weiten Bereich

Der MLX90614 bietet eine typische Genauigkeit von ±0,5 °C über einen breiten Temperaturbereich.Dadurch eignet es sich für Anwendungen, bei denen eine stabile und konsistente Temperaturmessung wichtig ist.

Option für medizinische Genauigkeit

Einige Varianten unterstützen eine erweiterte Kalibrierung für medizinische Genauigkeit.Dadurch kann der Sensor in Anwendungen wie der Überwachung der Körpertemperatur und Geräten für das Gesundheitswesen eingesetzt werden.

Hohe Messauflösung

Mit einer digitalen Auflösung von 0,02 °C kann der Sensor sehr kleine Temperaturänderungen erkennen.Dies ist besonders nützlich in Präzisionsüberwachungs- und Steuerungssystemen.

Einzel- und Zweizonenversionen

Der MLX90614 ist als Einzonen- und Zweizonenmodell erhältlich.Zweizonenversionen können die Temperatur an zwei verschiedenen Punkten messen und so die räumliche Temperaturerfassung verbessern.

SMBus / I²C-Digitalschnittstelle

Der Sensor unterstützt SMBus-kompatible I²C-Kommunikation und ermöglicht so eine stabile und rauschresistente digitale Datenübertragung mit minimalem Verkabelungsaufwand.

Anpassbarer PWM-Ausgang

Zusätzlich zur digitalen Kommunikation bietet der Sensor einen konfigurierbaren PWM-Ausgang.Dies ermöglicht eine kontinuierliche Temperaturmessung ohne komplexe digitale Verarbeitung.

3 V- und 5 V-Versionen

Der MLX90614 ist sowohl in 3-V- als auch in 5-V-Versionen erhältlich und somit mit einer Vielzahl von Logikpegeln und Stromversorgungssystemen kompatibel.

Einfache Anpassung für 8–16 V-Systeme

Mit einfachen externen Schaltkreisen kann der Sensor für Systeme mit höherer Spannung angepasst werden, was seine Flexibilität in Industrie- und Automobildesigns erhöht.

Energiesparmodus

Ein integrierter Energiesparmodus reduziert den Stromverbrauch und macht den Sensor ideal für batteriebetriebene und energieeffiziente Anwendungen.

Mehrere Paketoptionen

Verschiedene Gehäuseoptionen ermöglichen es Designern, den besten Formfaktor für ihre Anwendung auszuwählen und so die mechanische und thermische Designflexibilität zu verbessern.

Zuverlässigkeit auf Automobilniveau

Der von Melexis hergestellte MLX90614 erfüllt Automobilstandards und gewährleistet langfristige Stabilität, Haltbarkeit und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen.

Typische Anwendungsschemata

MLX90614 Sensoranwendungsschaltung

Die Sensoranwendungsschaltung MLX90614 mit einer 3,3-V-SMBus-Stromversorgung veranschaulicht eine typische Einzelsensorverbindung zu einem Mikrocontroller.Der MLX90614 wird über seinen Vdd-Pin mit einer 3,3-V-Versorgung versorgt, während ein 0,1-µF-Entkopplungskondensator (C1) in der Nähe des Sensors platziert ist, um Rauschen zu filtern und die Versorgungsspannung zu stabilisieren.Die SDA- und SCL-Pins sind mit den SMBus/I²C-Leitungen des Mikrocontrollers verbunden, sodass digitale Temperaturdaten zuverlässig ausgetauscht werden können.Auf den SDA- und SCL-Leitungen sind Pull-up-Widerstände (R1 und R2) erforderlich, da SMBus/I²C Open-Drain-Signalisierung verwendet.Diese Widerstände stellen sicher, dass die Busleitungen auf einen logischen High-Pegel zurückkehren, wenn kein Gerät sie aktiv auf Low zieht.

Das Diagramm zeigt auch, dass der MLX90614 sowohl die digitale SMBus-Kommunikation als auch einen optionalen PWM-Ausgang unterstützt.Bei Verwendung von SMBus werden Temperaturwerte digital von der MCU gelesen, was die Softwareverarbeitung vereinfacht und die Störfestigkeit verbessert.Die gemeinsame Masseverbindung zwischen Sensor und Mikrocontroller gewährleistet eine genaue Signalreferenzierung und stabile Kommunikation.

Die SMBus-Konfiguration für mehrere Sensoren zeigt, wie mehr als ein MLX90614 die gleichen SDA- und SCL-Busleitungen nutzen kann.Bei diesem Aufbau werden alle Sensoren von der gleichen Stromversorgung gespeist, wobei jeder Sensor über einen eigenen lokalen Entkopplungskondensator verfügt, um Störungen zu reduzieren.Die Bus-Pullups können mithilfe von Widerständen oder gesteuerten Stromquellen implementiert werden, die dazu beitragen, auch bei mehreren angeschlossenen Geräten die richtigen Logikpegel aufrechtzuerhalten.

Die zusätzliche Buskapazität (Cbuss1 und Cbuss2) stellt die Verkabelung und Eingangskapazität dar, wenn mehrere Sensoren verwendet werden.Die richtige Dimensionierung des Pull-Ups und die Kapazitätssteuerung sind wichtig, um die Signalintegrität und zuverlässige Kommunikation aufrechtzuerhalten.Durch die Zuweisung unterschiedlicher SMBus-Adressen oder die Verwaltung des Zugriffs über Software können mehrere MLX90614-Sensoren auf demselben Bus betrieben werden, wodurch diese Konfiguration für Mehrpunkt-Temperaturüberwachungssysteme geeignet ist.

MLX90614 Sensoranwendungen

• Berührungslose Messung der Körpertemperatur

• Medizinische Thermometer und Gesundheitsgeräte

• Industrielle Temperaturüberwachung von heißen oder sich bewegenden Objekten

• Hausautomation und intelligente HVAC-Systeme

• Wärmesensorik in der Unterhaltungselektronik

• IoT-Temperaturüberwachungssysteme

• Temperatur-Feedback für Robotik und Automatisierung

• Oberflächentemperaturmessung in Maschinen

• Branderkennungs- und Überhitzungsschutzsysteme

• Fahrzeugklimatisierung und Kabinenüberwachung

• Lebensmittelsicherheit und berührungslose Kontrolle der Oberflächentemperatur

• Labor- und wissenschaftliche Temperaturmessungen

Vergleich: MLX90614 vs. MLX90640

Funktion	MLX90614	MLX90640
Sensortyp	Einzelpunkt berührungsloser IR-Temperatursensor	Thermisches Infrarot Array (Wärmebildkamera)
Messung Ausgabe	Objekt Temperatur + Umgebungstemperatur	2D-Wärmebild (Temperaturkarte)
Pixelauflösung	1 Pixel (einzeln Zone)	32 × 24 Pixel (768 Pixel)
Objekt Temperaturbereich	–70 °C bis +380 °C	–40 °C bis +300 °C (typisch)
Ambiente Temperaturbereich	–40 °C bis +125 °C	–40 °C bis +85 °C
Genauigkeit	±0,5 °C (typisch, nahe Raumtemperatur)	±1 °C bis ±2 °C (typisch, kalibriert)
Auflösung	0,02 °C	0,01 °C (pro Pixel, verarbeitet)
Sichtfeld (FOV)	~80° (Variante abhängig)	55° × 35° bzw 110° × 75° (objektivabhängig)
Bildrate	Single Messung	Bis zu 64 Hz
Schnittstelle	I²C / SMBus, PWM	I²C
Versorgungsspannung	3,0 V – 5,5 V	3,3 V (typisch)
Aktuell Verbrauch	~1,5 mA (aktiv)	~18 mA (typisch, aktiv)
Kalibrierung	Fabrik kalibriert	Fabrik kalibriert mit EEPROM-Daten
Paket	TO-39 Metalldose / Modul	LGA-Paket / Breakout-Modul
Verarbeitung Anforderung	Minimal (direkt Temperaturmessung)	Hoch (Bild Bearbeitung erforderlich)
Komplexität	Sehr einfach zu bedienen	Mäßig bis fortgeschritten
Typisch Anwendungen	Thermometer, Näherungstemperaturerfassung, HVAC, IoT	Wärmebildtechnik, Personenerkennung, Heatmapping
Kosten	Niedrig	Höher

MLX90614 Mechanische Abmessungen

Hersteller

Melexis verfügt aufgrund seiner umfassenden Expertise in der Infrarotsensorik und Mixed-Signal-Halbleitertechnologie über starke Fertigungskapazitäten bei der Herstellung des MLX90614.Das Unternehmen integriert den Thermosäulen-Infrarotdetektor, das analoge Frontend, den ADC und die digitale Signalverarbeitungsschaltung in einem einzigen, kompakten Gerät mithilfe hochpräziser Fertigungs- und Montageprozesse.Melexis wendet außerdem strenge Qualitätskontrollen, elektrische Tests und Umweltbelastungsprüfungen an, um Automobilstandards und industrielle Zuverlässigkeitsstandards zu erfüllen.

Fazit

Der MLX90614 ist ein benutzerfreundlicher, berührungsloser Infrarot-Temperatursensor, der Genauigkeit, Flexibilität und Kosten in Einklang bringt.Durch sein Thermosäulen-Sensorelement, die interne Signalkonditionierung, den ADC und den DSP liefert es stabile Objekt- und Umgebungstemperaturmessungen, ohne dass eine Benutzerkalibrierung erforderlich ist.Sein großer Betriebsbereich, mehrere Schnittstellenoptionen, geringer Stromverbrauch und Zuverlässigkeit auf Automobilniveau ermöglichen eine gute Leistung in medizinischen, industriellen, Verbraucher- und Automatisierungsanwendungen.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie genau ist der MLX90614 bei der Messung der Körpertemperatur?

Der MLX90614 kann bei richtiger Positionierung und Kalibrierung eine hohe Genauigkeit nahe Raumtemperatur erreichen, für den Einsatz in der Medizintechnik sind jedoch ein kontrollierter Abstand, stabile Umgebungsbedingungen und die richtige Sensorvariante erforderlich.

2. Wie weit sollte der MLX90614 vom Objekt entfernt sein, um optimale Ergebnisse zu erzielen?

Um eine optimale Genauigkeit zu erzielen, halten Sie den Sensor einige Zentimeter vom Ziel entfernt, damit das Objekt das Sichtfeld des Sensors vollständig ausfüllt und Hintergrundstörungen vermieden werden.

3. Benötigt der MLX90614 eine Anpassung des Emissionsgrads für verschiedene Materialien?

Ja.Verschiedene Oberflächen geben Infrarotstrahlung unterschiedlich ab, daher verbessert die Anpassung des Emissionsgrads in der Software die Genauigkeit für glänzende Metalle, Kunststoffe oder lackierte Oberflächen.

4. Kann ich die Standard-I²C-Adresse des MLX90614 ändern?

Ja.Die I²C-Adresse kann über Softwarebefehle geändert werden, sodass mehrere MLX90614-Sensoren denselben Bus nutzen können.

5. Warum ändern sich die Messwerte, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert?

Die Umgebungstemperatur beeinflusst die Sensorkompensation.Sorgen Sie für Aufwärmzeit und einen stabilen Luftstrom, um Drift zu reduzieren und die Messkonsistenz zu verbessern.

6. Ist der MLX90614 sicher für die Messung der menschlichen Hauttemperatur?

Ja.Es handelt sich um einen Passiv-Infrarotsensor, der keine Strahlung aussendet und daher sicher für berührungslose Temperaturmessungen am Menschen ist.

7. Wie wirkt sich das Oberflächenreflexionsvermögen auf die MLX90614-Messwerte aus?

Stark reflektierende Oberflächen können umgebende Wärmequellen reflektieren und Fehler verursachen.Die Verwendung von matten Oberflächen oder Abschirmungen verbessert die Genauigkeit.