物联网AI MicroPython传感器学习 之 MLX90614红外测温传感器

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一、产品简介

MLX90614是一款由迈来芯公司提供的低成本红外温度计，用于非接触式温度测量,红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不影响被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、不受测温上限的限制、稳定性好等特点,输出数据和物体温度呈线性比例，具有高精度和高分辨率。
适合于汽车空调、室内暖气、家用电器、手持设备以及医疗设备应用等。

MLX90614的出厂校准温度范围很广：环境温度为-40°C——125°C，目标温度为-70°C——382.2°C。测量值是传感器视场中所有物体的平均温度。在室温下，MLX90614的标准精确度为±0.5°C。

引脚定义

• VIN：3.3V ~ 5V
• GND：接地
• SCL：时钟线
• SDA：数据线

二、技术参数

• 供电电压：3V3 ~ 5V
• 接口：标准I2C
• 精度范围：±0.5°C(在工作温度25°C)
• 环境温度：-40°C ～ 125°C
• 目标温度：-70°C ～ 382.2°C
• 测量距离：2cm ～ 1m（根据不同的型号）

三、软件接口

MLX90614(i2cObj) - 创建MLX90614驱动对象

• 函数原型：

mlx90614Obj = MLX90614(i2cObj)

• 参数说明：

• 返回值：
  MLX90614对象成功，返回MLX90614对象；MLX90614对象创建失败，抛出Exception
• 示例代码：

from machine import I2C,Pin              # 驱动库
import mlx90614                       # MLX90614温度传感器驱动库

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("MLX90614 inited!")

mlx90614Obj = mlx90614.MLX90614(i2cObj)    # 初始化MLX90614传感器对象
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• 输出：

MLX90614 inited!
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getAmbientTemp - 测量环境温度

• 函数功能：
  量测环境温度并返回测量结果
• 函数原型：

MLX90614.getAmbientTemp()

• 参数说明：
  无
• 返回值：
  成功返回温度测量结果（数据类型：浮点型；单位：摄氏度）；失败抛出Exception
• 示例：

from machine import I2C,Pin         # 驱动库
import mlx90614                     # MLX90614温度传感器驱动库
import utime

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("MLX90614 inited!")

mlx90614Obj = mlx90614.MLX90614(i2cObj)    # 初始化MLX90614传感器对象

while True:
    utime.sleep(1)
    readtemp = mlx90614Obj.getAmbientTemp()
    print("Amtemperature is ", readtemp, "°C")
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• 输出：

MLX90614 inited!
Amtemperature is 25.3°C
Amtemperature is 26.1°C
Amtemperature is 25.7°C
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getObjectTemp - 测量目标温度

• 函数功能：
  量测目标温度并返回测量结果
• 函数原型：

MLX90614.getObjectTemp()

• 参数说明：
  无
• 返回值：
  成功返回温度测量结果（数据类型：浮点型；单位：摄氏度）；失败抛出Exception
• 示例：

from machine import I2C,Pin         # 驱动库
import mlx90614                     # MLX90614温度传感器驱动库
import utime

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("MLX90614 inited!")

mlx90614Obj = mlx90614.MLX90614(i2cObj)    # 初始化MLX90614传感器对象

while True:
    utime.sleep(1)
    readtemp = mlx90614Obj.getObjectTemp()
    print("objtemperature is ", readtemp, "°C")
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• 输出：

MLX90614 inited!
objtemperature is 33.3°C
objtemperature is 34.1°C
objtemperature is 33.7°C
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四、接口案例

from machine import I2C,Pin         # 驱动库
import mlx90614                     # MLX90614温度传感器驱动库
import utime

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("MLX90614 inited!")

mlx90614Obj = mlx90614.MLX90614(i2cObj)    # 初始化MLX90614传感器对象

while True:
    utime.sleep(1)
    readobtemp = mlx90614Obj.getObjectTemp()
    readamtemp = mlx90614Obj.getAmbientTemp()
    print("temperature is ", readamtemp, "°C", readobtemp, "°C")
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• 输出：

MLX90614 inited!
temperature is 25.3°C 32.6°C
temperature is 26.1°C 33.5°C
temperature is 25.7°C 32.9°C
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五、工作原理

MLX90614由MLX81101红外热电堆传感器和包括含有稳压电路、低噪声放大器、A/D转换器、DSP单元、脉宽调制电路及逻辑控制电路的MLX90302信号处理芯片构成。

其工作原理为：红外热电堆传感器输出的温度信号经过内部低噪声、低失调的运算放大器(OPA)放大后经过A/D转换器(ADC)转换为17位数字信号通过可编程FIR及IIR低通数字滤波器(即DSP)处理后输出,输出结果存储在其内部RAM存储单元中。

六、通信协议（SMBus通信）

单片机与MLX90614红外测温模块之间通信的方式是“类IIC”通信，意思就是通信方式跟IIC通信方式很像但又不是IIC，它有另外一个名字叫做SMBus。SMBus (System Management Bus)是 1995 年由 intel 公司提出的一种高效同步串行总线，SMBus 只有两根信号线:双向数据线和时钟信号线，容许 CPU 与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息，既可以提高传输速度也可以减小器件的资源占用，另外即使在没有SMBus 接口的单片机上也可利用软件进行模拟。

MLX90614 SMBus时钟的最大频率为100KHz，最小为 10KHz。
时序结构
起始信号：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平
停止信号：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

参考文献

[1] MLX90614传感器购买