【应用】非接触式红外温度传感器，助力电磁炉温测更准确

时间： 2017-02-04 来源：世强作者：在路上

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【摘要】在电磁炉设计中，要求用于监测锅底面温度的传感器设计简单，测量温度的精确度高。对此本文对比分析了最佳测温方式，并且介绍了具有高精度，高分辨率且采用红外热电堆技术的MLX90614，分析了其在电磁炉温测中的工作状态及优势。

电磁炉的工作原理及组成部分
电磁炉灶因具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、节能环保、方便耐用等优势而迅速地进入了普通百姓家庭。其采用电磁感应加热的原理，利用高频电流（一种交变电流，家用电磁炉使用的是15～30KHZ的高频电流，由主控制器内部的定时器产生高频PWM波形，驱动IGBT的通断，产生高频脉冲电流）通过环形线圈，从而产生无数封闭磁场力，当磁场的磁力线通过导磁材料（如：铁质锅的底部），会产生无数小涡流。使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。下图1展示了电磁炉灶内部结构和组件。

图1：电磁炉灶内部结构和组件

图2是电磁炉更详细的组成框图，主要由主电路、辅助电源、人机界面（按键、温度和模式显示及蜂鸣器报警）、检测电路（包括主电路电压、电流检测、IGBT温度和锅底温度检测等）、主控制器以及功率驱动（隔离驱动、IGBT及风扇驱动）几部分组成。对于电磁炉系统，我们几乎可提供所有的器件，比如RENESAS的MCU、隔离驱动、IGBT；新电元的整流桥堆、快恢复及肖特基二极管；理光的DC/DC、 LDO；SILICON LABS的MCU、隔离放大器、隔离ADC；力特的FUSE、MOV、TVS；以及一些被动器件如电解电容、薄膜电容；甚至包括LAIRD的磁珠、共模扼流圈、电感及绝

缘导热材料等等。当然这些不是本文介绍的重点，就不一一展开了。

在此主要推荐的是可用于锅底面温度检测的MELEXIS的红外温度传感器。其应用在电磁炉上，安装的位置位于图2的红色椭圆框中。下面重点介绍一下该传感器及其应用于电磁炉上究竟有何优势。

图2：电磁炉详细组成框图

为什么非接触式红外测温方式使设计更简单？
众所周知，测量温度的方法很多，接触式的如热电阻、热电偶、半导体测温传感器以及非接触式的红外测温方式。在这里如果采用接触式的方式，由于陶瓷面板有一定的厚度且不能随便开孔将传感器引出与锅底面接触。因此采用非接触式的红外测温方式，按照图2的设计框图，只要开孔大小合适（开孔上方覆盖有不影响红外热能穿透的材料），设计起来更简单一些。

高精度！高分辨率！采用红外热电堆技术的MLX90614
MELEXIS的MLX90614采用红外热电堆技术，检测锅底因涡流效应产生的红外热辐射能量。其采用小体积的TO-39金属封装，内部集成可阻碍可见光和近红外光辐射的光学滤波器，在没有锅放在上面时，可检测环境背景温度，同时对环境光和日光中的红外分量有免疫能力。MLX90614内部集成有红外感应热电堆探测器芯片、低噪声放大器、17位模数转换器和强大的数字信号处理单元，可实现高精度和高分辨率温度的测量。

MLX90614出厂校准（可保证测量的准确性和一致性）的温度范围为：环境温度-40˚C到125˚C，物体温度-70˚C到382.2˚C。这么宽的环境温度和物体温度测量范围，完全满足电磁炉锅底温度测量的需求。传感器测量的温度为视场里锅底面积上温度的平均值。MLX90614室温下的标准精度为±0.5ºC。有数字PWM和SMBus输出模式。直接转换为温度数据，可非常方便的与MCU进行接口。

MLX90614有5V和3V供电，单温区、双温区和带热梯度补偿及不同视角(FOV)的型号，可供选择。这里推荐为电磁炉推荐MLX90614E(K)SF-AAA/ACA/ACC这几个型号。型号命名规则如下：

结语：
将MELEXIS的红外温度传感器MLX90614应用在电磁炉上，不仅可设计降低设计的难度，提高温度测量的准确性；而且还可提高电磁炉的智能化水平，通过在程序中加入高温报警、过温保护，可防止用户因疏忽（如忘记关闭电磁炉、长时间外出锅内水烧干等）造成的安全隐患。另外，MLX90614还可应用于除电磁炉外的其他厨房电器上（如抽油烟机、燃气灶、电饭煲、热水器）以及其他需要非接触式温度测量的应用场合。

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全部评论（2）

无所畏 Lv4 资深工程师 2018-10-10

开孔是需要在晶板上开孔吗？黑色晶板会影响红外线吗？
- 用户65435210_世强回复：请描下具体的应用，如果是使用Silicon Labs SI1153光传感器这种红外光接近检测的话，黑色对红外光有较大影响。
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古月工 Lv8. 研究员 2017-12-19

请问可否做锅具发射率补偿，让MLX90614透过不开孔的陶瓷面板检测锅底温度吗？