一、傳統(tǒng)溫度檢測(cè)方式的弊端

   單點(diǎn)溫度檢測(cè) ：利用單個(gè)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)熱點(diǎn)的探測(cè)。該方式成本低，但卻不能有效地確認(rèn)發(fā)熱故障點(diǎn)，另外開(kāi)關(guān)柜一般同時(shí)需要檢測(cè)好幾個(gè)接頭或觸頭，需要的傳感器數(shù)目也相應(yīng)增加，操作也相對(duì)復(fù)雜。

紅外熱成像技術(shù)：應(yīng)用非制冷紅外焦平面陣列的探測(cè)器。這種方式測(cè)溫范圍廣，精度高，但造價(jià)昂貴，且體積較大，不易集成和大規(guī)模使用。

二、紅外陣列溫度檢測(cè)揚(yáng)長(zhǎng)避短

   世強(qiáng)代理Melexis的紅外溫度檢測(cè)模塊（紅外陣列產(chǎn)品）MLX90621 可有效地綜合上述兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，它集成64個(gè)紅外熱電堆和信號(hào)處理電路于同一TO-39封裝，并具有-50℃到300℃測(cè)溫范圍內(nèi)出廠校準(zhǔn)化，可同時(shí)感測(cè)64個(gè)點(diǎn)的物體溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)視場(chǎng)內(nèi)物體表面溫度分布的熱圖像或是目標(biāo)區(qū)域不同點(diǎn)的溫度讀數(shù)，能滿足電力開(kāi)關(guān)柜內(nèi)多點(diǎn)溫度檢測(cè)的需要，并且體積小，易集成。此外，MLX90621還將許多功能，如高速I(mǎi)2C數(shù)字輸出、可調(diào)幀率（0.5Hz到64Hz）整合與一體。

三、紅外陣列溫度檢測(cè)應(yīng)用于電力開(kāi)關(guān)柜實(shí)例

   MLX90621應(yīng)用于電力開(kāi)關(guān)柜設(shè)備溫度檢測(cè)的連接圖非常簡(jiǎn)單，因?yàn)樾酒С諭2C通信，應(yīng)用時(shí)只需外部連接MCU的I2C通信I/O口即可，具體電路圖如圖1：

圖1：MLX90621和MCU的連接圖

   芯片內(nèi)部集成PTAT和64個(gè)紅外熱電堆，能實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度Ta和物體溫度To1到To64的測(cè)量，測(cè)量的原始數(shù)據(jù)存放于RAM中，外部MCU通過(guò)I2C接口來(lái)獲取，結(jié)合芯片內(nèi)EEPROM的校準(zhǔn)數(shù)值，來(lái)共同計(jì)算最終的環(huán)境溫度Ta和物體溫度To。圖2給出I2C接口讀取整個(gè)紅外熱電堆測(cè)量原始數(shù)據(jù)的波形圖。

圖2 MLX90621的I2C通信波形圖

   采用MLX90621測(cè)量太陽(yáng)能光伏合盒內(nèi)部接點(diǎn)松動(dòng)的發(fā)熱故障。左圖給出松動(dòng)點(diǎn)的位置，右圖給出MLX90621的測(cè)量結(jié)果，最高溫度點(diǎn)To31對(duì)應(yīng)于松動(dòng)接點(diǎn)的溫度，同時(shí)給出了周邊四個(gè)相鄰像素To27、To30、To32和To35的溫度讀數(shù)。

圖3 MLX90621測(cè)量接點(diǎn)松動(dòng)的溫度效果圖

   另外也可以對(duì)整個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，下圖給出所測(cè)像素點(diǎn)溫度曲線的變化圖。應(yīng)用中電路施加恒定的電壓，并通一較大的電流（10A-20A），可以觀察到測(cè)量物體溫度呈上升并恒定趨勢(shì)，環(huán)境溫度基本保持恒定。

圖4：所測(cè)發(fā)熱點(diǎn)溫度及相鄰像素溫度變化圖

  【結(jié)論】MLX90621可大大簡(jiǎn)化2D熱成像系統(tǒng)，并能實(shí)時(shí)捕獲64個(gè)像素的熱圖像，非常適合通過(guò)檢測(cè)電力開(kāi)關(guān)柜/匯流箱的熱圖像來(lái)判斷電力設(shè)備故障，從而快速進(jìn)行保護(hù)。另外由于其本身的在線監(jiān)測(cè)和測(cè)試精度，也可廣泛應(yīng)用于微波爐、辦公以及家居綠色HVAC系統(tǒng)；汽車空調(diào)系統(tǒng)和近距離盲點(diǎn)檢測(cè)。

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