MLX90614 nedir?
MLX90614 serisi modüller, genel kızılötesi sıcaklık ölçüm modüllerinden oluşan bir settir.
Temassız, küçük boyut, yüksek hassasiyet ve düşük maliyet gibi avantajlara sahiptir. Temaslı sıcaklık ölçümü, yalnızca ölçülecek nesne ile sıcaklık sensörü termal dengeye ulaştıktan sonra sıcaklığı ölçebilir, bu nedenle tepki süresi uzundur ve çevre sıcaklığından kolayca etkilenir; oysa kızılötesi ölçüm, ölçülecek nesnenin kızılötesi radyasyon enerjisine göre nesnenin sıcaklığını belirler. Ölçülecek nesneye dokunmaz ve ölçülen nesnenin sıcaklık dağılım alanı üzerinde bir etkisi vardır. Sıcaklık üst sınırı sınırlıdır ve stabilitesi iyidir.
MLX90614 çalışma prensibi
MLX90614, MLX81101 kızılötesi termopil sensörü ve voltaj stabilizasyon devresi, düşük gürültü amplifikatörü, A/D dönüştürücü, DSP birimi, darbe genişliği modülasyon devresi ve mantık kontrol devresi içeren MLX90302 sinyal işleme çipinden oluşur. Çalışma prensibi şudur: Kızılötesi termopil sensörü tarafından üretilen sıcaklık sinyali, içindeki düşük gürültü, düşük kayma operasyonel amplifikatör (OPA) tarafından amplifiye edilir ve ardından programlanabilir FIR ve IIR düşük geçiren dijital filtre (yani DSP) aracılığıyla A/D dönüştürücü (ADC) tarafından 17 bitlik dijital bir sinyale dönüştürülür. İşlemden sonra çıktı sonucu, iç RAM depolama biriminde saklanır. MLX90614’te iki bellek bulunmaktadır: EEPROM ve RAM. MLX90614’te toplam 32 adet 16 bit kelime uzunluğuna sahip EEPROM bellek hücresi bulunmaktadır, adresleri 000H-01FH’dir. EEPROM’daki tüm kayıtlar SMBus üzerinden okunabilir, ancak yalnızca bazı kayıtlar yeniden yazılabilir (adresler 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05*, 0x0E, 0x0F, 0x09).
MLX90614’te toplam 32 adet 17 bitlik RAM depolama birimi bulunmaktadır. Kullanıcılar RAM üzerinden veri yazamaz, ancak RAM’deki bazı depolama birimlerini okuyarak 16 bitlik depolama verilerini okuyabilirler. Toplanan çevre sıcaklığı verileri 006H adresindeki depolama biriminde, ölçülen nesne sıcaklığı verileri ise 007H depolama biriminde saklanır. Bu nedenle, RAM adresinde saklanan verileri kullanarak, formül hesaplaması yoluyla çevre sıcaklığı Ta ve ölçülen nesne sıcaklığı verisi To elde edilir.
IIC protokolü
Pin fonksiyonu:
VSS: Güç topraklama, metal gövde bu pine bağlanır.
SCL/Vz: SMBus arayüzü saat sinyali veya transistörün tabanına bağlandığında 8-16V güç kaynağı.
PWM/SDA: PWM veya SMBus arayüzünün veri sinyali. Normal modda, nesne sıcaklığı bu pin üzerinden PWM ile çıkış yapılır.
VDD: güç kaynağı.
IIC ana ve alt cihaz arasındaki iletişim adımları şunlardır:
1. Ana cihaz, her alt cihaza yerinde olduğunu bildirmek için bir başlangıç sinyali gönderir.
2. Ana cihaz, alt cihaz adresini ve okuma-yazma bayrağını (yazma bayrağı 0, okuma bayrağı 1) gönderir. Alt cihaz adresi ve okuma-yazma bayrağı toplamda 8 bit kaplar, adres en yüksek 7 biti kaplar ve okuma-yazma bayrağı en düşük biti kaplar.
3. Alt cihaz ana cihaza yanıt verir (ACK)
4. Yazma modundaysa, ana cihaz bir byte veri gönderir ve alt cihazın yanıt vermesini bekler. Ana cihaz yanıtı aldıktan sonra, hala gönderilecek veri varsa, ikinci veriyi göndermeye devam eder ve yanıt bekler… Gönderim tamamlanana kadar; okuma modundaysa, ana STM32 alt cihazın gönderdiği veriyi okur ve alt cihaza yanıt verir. Eğer alt cihazın hala gönderecek verisi varsa (o zaman ikinci paragrafı bildirir), ana cihaz okur ve ardından alt cihaza yanıt gönderir.
5. Ana cihaz, alt cihaza bir durdurma sinyali gönderir.
Ⅰ Yazma zamanlama sırası
Öncelikle, ana cihaz bir başlangıç biti gönderir ve ardından alt cihaz adresi 0x00 ve yazma bayrağını 0 olarak gönderir, toplamda 8 bit. Bu 8 bit gönderildikten sonra, ana cihaz alt cihazdan yanıt bekler. Eğer alt cihaz bir yanıt sinyali gönderirse, ana cihaz alt cihaza bir byte veri göndermeye devam eder. Benzer şekilde, alt cihazdan tekrar yanıt bekler ve ana cihaz yanıtı alır. Daha sonra, hala gönderilecek veri varsa, ikinci veriyi göndermeye devam eder ve yanıt bekler… Gönderim tamamlanana kadar.
Ⅱ Okuma zamanlama sırası
Öncelikle, ana cihaz bir başlangıç biti gönderir ve ardından alt cihaz adresi 0x00 ve okuma bayrağını 1 olarak gönderir, toplamda 8 bit. Bu 8 bit gönderildikten sonra, ana cihaz alt cihazdan yanıt bekler. Eğer alt cihaz bir yanıt sinyali gönderirse, alt cihaz bir byte veri gönderir. Okuma sırası, ana cihazın alt cihazdan veri okumasıdır, diğer yönde ise alt cihazın ana cihaza veri göndermesidir. Benzer şekilde, alt cihaz bir byte veri gönderdikten sonra ana cihaza devam edip etmeyeceğini sormalıdır. Eğer ana cihaz gönderimin devam etmesine izin verirse, yanıt sinyali gönderdikten sonra alt cihaz veri göndermeye devam edecektir. Her gönderimden sonra, devam edip etmeyeceği sorulacaktır. Ana cihaz bir yanıt vermediğinde, alt cihaz veri göndermeyi durduracak ve sonunda ana cihaz bir durdurma sinyali gönderecektir.
Ⅲ İletişim süreci
1. Başlangıç sinyali – saat hattı SCL yüksek seviyedeyken, veri hattı SDA düşen kenar geçişi ile başlangıç sinyalini oluşturur.
2. Yanıt sinyali – veri hattı SDA, saat hattı SCL yüksek seviyedeyken düşük seviyede kalır ve yanıt sinyali olarak kullanılır.
3. Onaylanmama sinyali – veri hattı SDA, saat hattı SCL yüksek seviyedeyken yüksek seviyede kalır ve onaylanmama sinyali olarak kullanılır.
4. Bitiş sinyali – saat hattı SCL yüksek seviyedeyken, veri hattı SDA yükselen kenar geçişi ile durdurma sinyalini oluşturur.
5. Veri sinyali – Veri iletim süresince, saat hattı SCL yüksek seviyededir. Eğer veri hattı SDA yüksek seviyedeyse, bu bir ikili 1’i temsil eder. Benzer şekilde, saat hattı SCL yüksek seviyedeyken, veri hattı SDA düşük seviyedeyse bu ikili 0’ı temsil eder.
Kızılötesi ile yüzey sıcaklığı ölçümü
Temassız bir yöntem (bu projede bunu yapıyoruz) kullanarak sıcaklık tespit etmek istiyorsanız, kızılötesi sensörler en iyi çözümdür. Bu nedenle, bu proje için Melexis’in MLX90614 kızılötesi termometresini kullanacağız. MLX90614 sensörü, herhangi bir belirli yüzeye dokunmadan sıcaklık bilgilerini toplamak için temassız sıcaklık algılama kullanır.
İnsan gözüne görünmese de, tüm nesneler kızılötesi ışık yayar ve yoğunluğu sıcaklığa göre değişir.
MLX90614, çok düşük gürültü amplifikatörüne ve 17-bit ADC’ye sahip güçlü bir kızılötesi sensör cihazıdır. Termometre için yüksek hassasiyet ve doğruluk sağlayabilir. MLX90614’ün en iyi yanı, kalibrasyon için fabrikanın dijital SMBus’unu kullanmasıdır. Bu, -20 ile 120°C arasında ölçülen sıcaklığı sürekli olarak iletmesi ve 0.02°C’lik kademeli bir çıkış sağlaması beklenmektedir.
Gerekli malzemeler
Arduino
Karakter LCD
MLX90614
LCD kalkanı (isteğe bağlı)
Bağlantı
MLX 90614 termometresi bir I2C iletişim hattına sahiptir, bu nedenle sensörü ek devreler olmadan Arduino’ya bağlayabiliriz. Aşağıda gösterildiği gibi her şeyi bağlayın. LCD 16X2 kullanabilir veya ayrı bir LCD bağlayabilirsiniz.
Kızılötesi sıcaklık sensörleri ile sıvıları veya termal dokunma yüzeylerini ölçmek gibi birçok öğe gönderilebilir. Doğrudan temas gerektirmediği için, MLX90614 bu durumlarda iyi bir seçim olacaktır. Daha fazla proje için lütfen Seeed Fusion‘a tıklayın.