測(cè)量對(duì)地有幾十伏電位的電路元件的溫度是困難的。而且，隨著電壓的增加，此工作變得更困難。在高EMI環(huán)境中的測(cè)量溫度也是困難的。解決這些困難的一個(gè)良好方案是靠紅外（IR）信號(hào)實(shí)現(xiàn)溫度探頭到讀出測(cè)定位的連接。用最小功耗和鋰電池或其他具有長擱置壽命和高能量密度的電池可簡化傳感器的電源裝置。

本文描述低功率、內(nèi)部傳感器、溫度—周期轉(zhuǎn)換器（MAX6576）的特點(diǎn)。它耗電只有140_A（電源2.7V~5.5V），封裝為6引腳SOT，測(cè)量溫度范圍-40℃~125℃。它的輸出是一個(gè)方波，其周期正比于IC裸片溫度的絕對(duì)溫度（°K）。

可硬件實(shí)現(xiàn)比例因數(shù)：10，40，160，或640_s/℃。在本文的應(yīng)用中，設(shè)置最低工作頻率時(shí)的比例因數(shù)（給出最高的平均值和最低的噪聲），室溫下的有效周期為192ms（即25℃（298°K）大約為5.2HZ）。此周期大于IC的時(shí)間常數(shù)，它受器件可決定的最大溫度轉(zhuǎn)換率限制。在最高工作溫度

，信號(hào)周期為255ms；在最低溫度（-40℃），周期為149ms。

IR發(fā)射器

IR發(fā)射器電路（圖1）IC方波輸出的每個(gè)正向轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個(gè)窄的、高密度大約10 s IR脈沖。該電路是非常簡單的，用74HC132四雙輸入史密特觸發(fā)器一個(gè)觸發(fā)器作為正沿差分器、剩余3個(gè)觸發(fā)器并聯(lián)在一起作為IRLED的驅(qū)動(dòng)器。IRLED是手持遙控控制單元中的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。

圖1 IR發(fā)射器，用溫度—周期轉(zhuǎn)換器（MAX6576）為每個(gè)正向轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個(gè)短的10 s IR脈沖

電路的總電源電流在接近室溫測(cè)量時(shí)小于140 A。用CR3032鋰電池（3mm×23mm）供電，IR連接傳感器可連續(xù)工作6個(gè)月。兩個(gè)并聯(lián)的CR3032可提供連續(xù)一年時(shí)間的工作電源。然而，像CR3032這樣的標(biāo)準(zhǔn)鋰電池受其60℃最高工作溫度的限制。

松下公司的聚碳一氧化物高溫電池（BR2477A，7.7mm×24.7mm）可作為傳感器和IR發(fā)射器供電一年時(shí)間，工作溫度范圍-40℃~+125℃。因?yàn)殡姵卦趥鞲衅鹘M合裝置中大于所有其他元件，所以，它是唯一確定裝置整個(gè)大小的因素。

IR接收器和信號(hào)處理器

接收器/信號(hào)處理器的目的是接收溫度傳感器IR發(fā)射器所產(chǎn)生的IR脈沖，并產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字輸出和一個(gè)模擬輸出。數(shù)字輸出只不過是從IR信號(hào)恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)邏輯脈沖，它做為微控制器中斷是有用的。然后借助微控制器中的外設(shè)定時(shí)器和一個(gè)簡單的定標(biāo)算法可以從該信號(hào)恢復(fù)原來的溫度數(shù)據(jù)。

模擬輸出是一個(gè)正比于IR信號(hào)周期的dc電壓，它由MAX6576輸出確定，也正比于絕對(duì)溫度。模擬輸出使直接溫度讀數(shù)標(biāo)定的DMM或DVM能讀出LR連接傳感處的溫度?？梢杂靡粋€(gè)全合1DVM IC（如MAX1495）建造可獨(dú)立應(yīng)用的單元，驅(qū)動(dòng)LCD顯示。

接收器/信號(hào)處理器單元由如下4個(gè)電路單元組成：放大器/濾波器，信號(hào)恢復(fù)器/定時(shí)產(chǎn)生器，線性斜波產(chǎn)生器和緩沖取樣—保持電路（圖4）。放大器/濾波器包括兩級(jí)低噪聲放大，它們的微分和積分常數(shù)對(duì)于最低噪聲是最佳的。放大器/濾波器輸入連接到IrDA鏈路和TV及其他應(yīng)用的遠(yuǎn)程控制裝置中的IR傳感器。

一個(gè)史密特觸發(fā)器單元和2個(gè)級(jí)連數(shù)字差分器執(zhí)行信號(hào)恢復(fù)和定時(shí)。圖3的示波器波形示出~1ms恢復(fù)脈沖（SIGNAL-PULSE，也是數(shù)字輸出）和由SIGNAL-PULSE觸發(fā)的兩個(gè)時(shí)序50 s脈沖（PULSE 1和PULSE 2）。

由電阻器RRAMP和自舉基準(zhǔn)電路充電電容器CRAMP提供恒流產(chǎn)生線性斜波（圖4）。由自舉基準(zhǔn)IC的同一運(yùn)放緩沖斜波。因?yàn)樾辈ㄐ甭适请娙萜鲾?shù)值和流經(jīng)電阻器電流的函數(shù)，所以，電阻器、電容器的容差和基準(zhǔn)電壓對(duì)所需的調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響。用與RRAMP串聯(lián)的電位器可調(diào)節(jié)模擬溫度讀出的精度。       一個(gè)雙4：1模擬多路轉(zhuǎn)換器（MAX4618）和運(yùn)放（MAX4236）構(gòu)成一個(gè)取樣一保持（S&H）放大器。當(dāng)PULSE 1觸發(fā)時(shí)，S&H存儲(chǔ)斜波電壓值做為在PULSE 1結(jié)束時(shí)S&H電容器CSH上的電壓。然后，靠多路轉(zhuǎn)換器的適當(dāng)控制PULSE 2 復(fù)位斜波到零，此模擬輸出適用于S&A1增益緩沖器輸出。

因?yàn)榛謴?fù)輸入信號(hào)（SIGNAL-PULSE）的周期正比于遠(yuǎn)程傳感器處的溫度，所以，在第2個(gè)SIGNAL-PULSE到達(dá)時(shí)，所呈現(xiàn)的斜波電壓也是正比于溫度。由S&H電路存儲(chǔ)的電壓形成到3個(gè)有效數(shù)字的穩(wěn)定模擬輸出。強(qiáng)烈環(huán)境光照IR鏈路的范圍大約為20英尺。

增加一個(gè)晶體管為IR LED提供更大電流驅(qū)動(dòng)，可以擴(kuò)展IR鏈路的有用范圍。增大接收器增益也可以擴(kuò)展IR LED的范圍，因?yàn)樵肼暤字祵?duì)于所示元件值沒有限制。演示樣機(jī)電路示于圖2。對(duì)于定形的系統(tǒng)，應(yīng)該增加一個(gè)具有信號(hào)損耗指示器的信號(hào)監(jiān)控器。用一個(gè)單IC（用PULSE 1驅(qū)動(dòng) 看門狗定時(shí)器）可以實(shí)現(xiàn)這種功能。

圖2 IR接收器把接收自發(fā)射電路（圖1）的IR脈沖轉(zhuǎn)換為正比于溫度的模擬輸出（IR傳感器是二極管器件）

圖3 從IR發(fā)射恢復(fù)的每個(gè)SIGNAL-PULSE產(chǎn)生兩個(gè)脈沖（如圖所示）用于控制輸出取樣—保持電路

圖4 來自發(fā)射器（圖1）的IR脈沖產(chǎn)生一個(gè)線性斜波，對(duì)取樣—保持電容器進(jìn)行充電