TWM607216U - 紅外線溫度感測器 - Google Patents
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Abstract
一種紅外線溫度感測器包含一第一通訊埠以及一第二通訊埠，其中多個紅外線溫度感測器可經由第二通訊埠彼此串接並連接至一外部之主控制器。外部之主控制器可經由第二通訊埠設定及管理每一紅外線溫度感測器之獨特位址，以利後續與多個紅外線溫度感測器經由第一通訊埠選擇性進行進行廣播通訊或單播通訊。上述紅外線溫度感測器更包含一第二熱電堆感測元件，其用感測封裝結構之熱輻射，以校正補償封裝結構因環境溫度變化所造成的量測誤差，進而提高量測準確度。
Description
本創作是有關一種紅外線溫度感測器，特別是一種易於設定位址之紅外線溫度感測器。
在工業安全應用中有很多場合需要監控設備的工作溫度，當有異常發生時則發出警示或是採取必要的斷電處置。然而，許多應用場合因空間限制，無法採用單一紅外線溫度感測器監控設備的工作溫度。
舉例而言，配電箱內的配電盤空間狹窄，紅外線溫度感測器與待測物的距離僅3-5公分，導致紅外線溫度感測器的感測範圍直徑只有6-10公分，因此須配置多個紅外線溫度感測器才能全面監控所有區域，如此造成溫度監控的成本增加而不具效益。
或者，電動車的電池芯雖然設有溫度感測器，但當電池芯的溫度感測器發生異常時將對整個電池組造成不可回復的危險，因此，設置外部非接觸式溫度感測器有其安全性的需求。同樣地，電動車電池組的面積很大且受到空間限制，紅外線溫度感測器與電池組距離很短，因此，須配置多個紅外線溫度感測器才能全面監控所有區域。
於另一應用場合中，伺服器使用大量的磁碟陣列，當溫度升高時將影響磁碟機的壽命。如果持續性啟動風扇，馬達的震動則會影響磁碟機資料輸出的錯碼率，因此當溫度升高到一預設值時再啟動馬達送風是較理想的運作模式。同樣地，在伺服器內空間狹窄，亦須配置多個紅外線溫度感測器才能全面監控所有區域。
請參照圖1，於多點測溫的應用場合中，主控制器11需收集多個溫度感測器12a、12b、12c的資料。不同的溫度感測器12a、12b、12c以通訊連接埠121以及第一通訊架構C1與主控制器11電性連接。舉例而言，第一通訊架構C1可為一匯流排架構。主控制器11在同一匯流排接收不同溫度感測器12a、12b、12c的溫度信號時，每個溫度感測器12a、12b、12c要有特定的位址，才不會造成資料回傳的衝突。
現有的一種位址管理方法是將特定位址事先燒錄至每個溫度感測器12a、12b、12c的非揮發性記憶體中。然而，在安裝現場可能有位址衝突的問題，且主控制器11須記錄每個溫度感測器12a、12b、12c的位址，如此將增加管理上的困擾。現有另一種位址管理方法則是由外部跳線13a、13b、13c給定每個溫度感測器12a、12b、12c一個特定位址。然而，外部跳線13a、13b、13c將增加體積，且輸入輸出埠有數量上的限制而導致擴充不易。
另需注意的是，非接觸式之紅外線溫度感測器的量測準確度容易因環境溫度不穩定而受到影響。舉例而言，電動車在行駛過程中可能造成環境溫度不斷改變，或者伺服器風扇選擇性啟動造成環境溫度大幅變化，上述情況皆可能造成紅外線溫度感測器的量測誤差。
有鑑於此，如何簡化多個紅外線溫度感測器的位址設定以及管理並提升紅外線溫度感測器的量測準確度便是目前極需努力的目標。
本創作提供一種紅外線溫度感測器，其包含一第一通訊埠以及一第二通訊埠，其中多個紅外線溫度感測器經由第二通訊埠彼此串接，以利一外部之主控制器設定及管理每一紅外線溫度感測器之位址。此外，本創作之紅外線溫度感測器包含一第二熱電堆感測元件，其可感測封裝結構之熱輻射，以校正補償封裝結構因環境溫度變化所造成的量測誤差，進而提高量測準確度。
本創作一實施例之紅外線溫度感測器包含一基板、一蓋體、一紅外線感測晶片、一濾波片、一環境溫度感測器以及一信號處理器。蓋體設置於基板，且與基板定義出一容置空間，其中蓋體包含一視窗以及一遮蔽部。紅外線感測晶片設置於容置空間內之基板，並與基板電性連接，紅外線感測晶片包含至少一第一熱電堆感測元件以及一第二熱電堆感測元件，其中第一熱電堆感測元件對應於蓋體之視窗，以接收外部之一第一紅外線並產生一第一感測信號，以及第二熱電堆感測元件對應於蓋體之該遮蔽部，以接收遮蔽部所輻射一第二紅外線並產生一第二感測信號。濾波片設置於視窗，以篩選特定波長範圍之第一紅外線。環境溫度感測器感測一環境溫度以產生一環境溫度感測信號。信號處理器與第一熱電堆感測元件、第二熱電堆感測元件以及環境溫度感測器電性連接，以處理第一感測信號、第二感測信號以及環境溫度感測信號，其中信號處理器包含一第一通訊埠以及一第二通訊埠。第一通訊埠為一匯流排結構，且一主控制器與紅外線溫度感測器經由第一通訊埠選擇性進行廣播通訊或單播通訊。第二通訊埠用以串接多個紅外線溫度感測器至主控制器，以接收主控制器指定給每一紅外線溫度感測器之一位址資料。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
以下將詳述本創作之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本創作亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本創作之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本創作有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本創作可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本創作形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。
請參照圖2，以說明本創作第一實施例之多個紅外線溫度感測器30a、30b、30c與一主控制器20之通訊架構。每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c包含一第一通訊埠301，其為一匯流排結構並以第一通訊架構C1與主控制器20電性連接。依據此結構，主控制器20可透過第一通訊埠301與紅外線溫度感測器30a、30b、30c選擇性進行廣播(broadcast)通訊或單播(unicast)通訊，例如收集紅外線溫度感測器30a、30b、30c所量測的感測溫度。於一實施例中，第一通訊埠301可為推薦標準-485 (RS-485，或稱為TIA-485)以及通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)界面，或I
2C(Inter-Integrated Circuit)界面。
每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c更包含一第二通訊埠，其以一第二通訊架構C2與主控制器20電性連接。於圖2所示之實施例中，第二通訊埠包含一串接輸入埠302a、302b、302c、一串接輸出埠303a、303b、303c、一第一連接埠304以及一第二連接埠305。串接輸出埠用以電性連接下游側之紅外線溫度感測器之串接輸入埠，且最上游之紅外線溫度感測器之串接輸入埠則電性連接至主控制器20。舉例而言，紅外線溫度感測器30a之串接輸出埠303a與下游側之紅外線溫度感測器30b之串接輸入埠302b電性連接；紅外線溫度感測器30b之串接輸出埠303b與下游側之紅外線溫度感測器30c之串接輸入埠302c電性連接；而最上游側之紅外線溫度感測器30a之串接輸入埠302a則與主控制器20電性連接。簡言之，每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c經由串接輸入埠302a、302b、302c以及串接輸出埠303a、303b、303c依序與主控制器20串接，且主控制器20可經由串接輸入埠302a、302b、302c以及串接輸出埠303a、303b、303c指定特定的位址資料至每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c。
接續上述說明，第一連接埠304用以與主控制器20電性連接，以接收主控制器20所發送之一鎖栓信號LAT。第二連接埠305亦用以與主控制器20電性連接，以接收主控制器20所發送一時脈信號CLK。於一實施例中，如圖2所示，紅外線溫度感測器30a、30b、30c以並聯方式與主控制器20電性連接。依據上述說明，第二通訊架構C2可包含匯流排信號(例如鎖栓信號LAT以及時脈信號CLK)以及串列信號(例如位址資料)。
請一併參照圖3，每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c包含一移位記錄器(shift register)306以及一鎖栓記錄器(latch register)307。移位記錄器306可將主控制器20所發送之位址資料移位傳送至下一紅外線溫度感測器。舉例而言，移位記錄器306可接收主控制器20所發送之位址資料ADD1並加以暫存，同時將前一次所接收的另一位址資料ADD2移送傳送至下游側之紅外線溫度感測器。當紅外線溫度感測器30a、30b、30c接收到鎖栓信號LAT時，移位記錄器306所暫存的位址資料ADD則輸出至鎖栓記錄器307。鎖栓記錄器307所暫存的位址資料ADD可再儲存至紅外線溫度感測器30a、30b、30c內部的非揮發性記憶體，並作為每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c之獨特位址(unique address)。後續主控制器20即可依據每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c之獨特位址以第一通訊架構C1與每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c進行單播通訊。於一實施例中，移位記錄器306可為8位元或16位元之移位記錄器，以利於管理大量串接之紅外線溫度感測器的位址。
舉例而言，系統初始化或開機時，主控制器20可透過第一通訊架構C1讀取每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c之非揮發性記憶體所儲存的位址資料，以作為後續單播通訊之用。若任一紅外線溫度感測器30a、30b、30c的位址資料只有廣播位址(例如00H)，代表此紅外線溫度感測器尚未設定獨特位址。此時，主控制器20可透過第二通訊架構C2指定位址資料至每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c。假設系統包含N個紅外線溫度感測器，主控制器20可經由串接輸入埠302a、302b、302c以及串接輸出埠303a、303b、303c依序傳送N個特定位址資料，且N個位址資料逐一移位傳送至每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c。N個位址資料傳送完成後，主控制器20即傳送鎖栓信號LAT，使每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c所暫存的位址資料ADD儲存至非揮發性記憶體，以作為每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c之獨特位址。後續主控制器20即可依據此獨特位址與每一紅外線溫度感測器30a、30b、30c透過第一通訊架構C1進行單播通訊。
請參照圖4，於本創作第二實施例之多個紅外線溫度感測器30a、30b、30c以及主控制器20之通訊架構中，第二通訊架構C2中之匯流排信號的時脈信號線可加以省略，亦即第二通訊架構C2之匯流排信號僅保留鎖栓信號LAT。時脈信號則與位址資料合併成一條信號線，並經由串接輸入埠302a、302b、302c以及串接輸出埠303a、303b、303c傳送，以減少紅外線溫度感測器的輸入輸出埠的數量。於一實施例中，時脈信號以及位址資料能夠以曼徹斯特(Manchester)編碼進行傳送。舉例而言，於一時間週期T內若偵測到上升緣之信號代表邏輯1，如圖6a所示，若偵測到下降緣之信號代表邏輯0，如圖6b所示。依據此編碼方式，01001011之資料能夠編碼成圖6c所示之信號加以傳送並解碼還原。
請參照圖5，於本創作第三實施例之多個紅外線溫度感測器30a、30b、30c以及主控制器20之通訊架構中，第二通訊架構C2中之匯流排信號的鎖栓信號線進一步加以省略，亦即第二通訊架構C2中僅保留串列信號，其包含以曼徹斯特編碼並傳送的時脈信號以及位址資料。而圖2或圖4所示之鎖栓信號LAT則可透過第一通訊架構C1傳送，亦即紅外線溫度感測器30a、30b、30c經由第一通訊埠301接收鎖栓信號LAT。於圖5所示之實施例中，紅外線溫度感測器僅需包含一個第一通訊埠、一個串接輸入埠以及一個串接輸出埠即可管理多個串接之紅外線溫度感測器。
請參照圖7至圖10，本創作之一實施例之紅外線溫度感測器包含一基板31、一紅外線感測晶片32、一環境溫度感測器322、一信號處理器323、一蓋體33以及一濾波片34。基板31之材料可為雙馬來亞醯胺三嗪 (Bismaleimide Triazine，BT) 樹脂或陶瓷。可以理解的是，基板31包含多個導電接點以及適當的導電跡線以電性連接相對應之導電接點，以供紅外線感測晶片32與基板31電性連接，並將紅外線感測晶片32所產生之感測信號輸出至外部。基板31之詳細結構為本領域的技術人員所熟知，故在此不再贅述。
紅外線感測晶片32設置於基板31上，並與基板31電性連接。舉例而言，請參照圖9，紅外線感測晶片32可透過導電接點324以及引線35而與基板31上之導電接點311電性連接。於一實施例中，紅外線感測晶片32是以導熱膠40固設於基板31上。導熱膠40可降低基板31至紅外線感測晶片32間之熱阻，有利紅外線感測晶片32感測環境溫度。
於一實施例中，紅外線感測晶片32可為一整合型晶片。舉例而言，紅外線感測晶片32包含一第一熱電堆感測元件321a、一第二熱電堆感測元件321b、一環境溫度感測器322(如圖10所示)以及一信號處理器323(如圖10所示)。舉例而言，環境溫度感測器322可為一矽基溫度感測器。第一熱電堆感測元件321a用以接收一第一紅外線以產生一第一感測信號。第二熱電堆感測元件321b用以接收一第二紅外線以產生一第二感測信號。環境溫度感測器322用以感測一環境溫度以產生一環境溫度感測信號。信號處理器323與第一熱電堆感測元件321a、第二熱電堆感測元件321b以及環境溫度感測器322電性連接，用以處理第一熱電堆感測元件321a、第二熱電堆感測元件321b以及環境溫度感測器322所輸出之第一感測信號、第二感測信號以及環境溫度感測信號。可以理解的是，環境溫度感測器322亦可為一獨立元件，舉例而言，其可為一熱敏電阻。
接續上述說明，蓋體33設置於基板31上，且與基板31定義出一容置空間，使紅外線感測晶片32設置於蓋體33以及基板31間之容置空間。於一實施例中，蓋體33是以導熱膠40固設於基板31上。導熱膠40可降低蓋體33至基板31間之熱阻，使基板31容易隨著環境溫度變化而變化。請參照圖8，蓋體33包含一視窗331以及一遮蔽部332。視窗331對應於第一熱電堆感測元件321a設置，使第一熱電堆感測元件321a可透過視窗331接收外部之熱輻射，例如待測物所輻射之第一紅外線。遮蔽部332則對應於第二熱電堆感測元件321b設置，使第二熱電堆感測元件321b只能接收到遮蔽部332所輻射之第二紅外線。於圖8所示之實施例中，遮蔽部332是由蓋體13所構成，但不限於此。舉例而言，蓋體33可包含對應於第二熱電堆感測元件321b之另一視窗，其一端設置遮蔽元件以遮蔽外部熱源之熱輻射亦可達到相同的效果。於一實施例中，遮蔽元件包含一基材以及設置於基材表面之一遮蔽層。舉例而言，遮蔽層可為金屬層以遮蔽外部熱輻射。
於一實施例中，蓋體33包含一擋牆333，其對應於第一熱電堆感測元件321a以及第二熱電堆感測元件321b之間設置。擋牆333可以阻擋紅外線，以避免第一熱電堆感測元件321a接收到遮蔽部332所輻射之第二紅外線以及第二熱電堆感測元件321b接收到待測物所輻射之第一紅外線。於一實施例中，蓋體33可為紅外線無法穿透之材料，例如液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)。蓋體33為LCP材料的優點是以此元件進行SMD封裝可以通過無鉛回流爐的高溫製程，亦即不會熔化攤塌而影響感測晶片的性能。
濾波片34設置於視窗331之一端，以篩選特定波長範圍之紅外線通過。於一實施例中，濾波片34是以導熱膠40固設於蓋體33上。導熱膠40可降低蓋體33至濾波片34間之熱阻，使濾波片34容易隨著蓋體33的溫度變化而變化。舉例而言，濾波片34可包含一基材341以及設置於基材341上之一濾波層342，其中基材341可為一矽基材。
於一實施例中，紅外線感測晶片可包含多個第一熱電堆感測元件321a，蓋體33則包含相對應之多個濾波片，以作為多通道之紅外線溫度感測器。於一實施例中，對應不同第一熱電堆感測元件321a的多個濾波片所篩選的特定波長範圍相異，如此可感測不同紅外線波段之強度以精準量測不同紅外線輻射率之待測物溫度。
依據上述結構，第一熱電堆感測元件321a透過蓋體33之視窗331感測外部熱源之熱輻射，而第二熱電堆感測元件321b則感測蓋體33之遮蔽部332(即封裝結構)之熱輻射，以作為校正補償之依據。因此，在環境溫度不穩定的情況下，例如電動車因環境改變或伺服器風扇選擇性啟動所造成的環境溫度變化，本創作之紅外線溫度感測器仍可快速校正補償封裝結構因環境溫度變化所造成的量測誤差，以提高量測準確度。
請再參照圖8，蓋體33之一內表面以及一外表面至少其中之一設有一金屬層334。於一實施例中，金屬層334之材料可為銅、鋁、鎳、鉻或不銹鋼。如前所述，蓋體33之材料可為液晶聚合物(LCP)，其易於射出成形且可透過濺鍍或化鍍將金屬層334形成於蓋體33之內表面以及外表面。外側之金屬層334可阻隔外部環境其他熱源的熱輻射。內側之金屬層334則可用以降低蓋體33的熱輻射係數(Emissivity)，且增加擋牆333阻擋紅外線的效果。於一實施例中，外側以及內側之金屬層334彼此連接，則金屬層334的導熱效果可使蓋體33的內側以及外側溫度較快達到一致。於一實施例中，擋牆333之寬度大於或等於0.1 mm，舉例而言，擋牆333之寬度為0.2 mm。於一實施例中，擋牆333至紅外線感測晶片32之距離小於或等於100 μm。舉例而言，擋牆333至紅外線感測晶片32之距離介於25 μm至100 μm，於一較佳實施例中，擋牆333至紅外線感測晶片32之距離介於50 μm至75 μm。
請再參照圖8，為了降低空氣擾動所造成遮蔽部332以及第二熱電堆感測元件321b間之熱傳導，於一實施例中，遮蔽部332至第二熱電堆感測元件321b之距離大於或等於100 μm，較佳者，遮蔽部332至第二熱電堆感測元件321b之距離介於200 μm至500 μm。舉例而言，可在遮蔽部332以及第二熱電堆感測元件321b間設計一空腔332a，以控制遮蔽部332至第二熱電堆感測元件321b之距離。可以理解的是，請參照圖9，可在蓋體33對應打線區的位置設計一空腔335，以容置引線35。於一實施例中，空腔335內側至紅外線感測晶片32之距離大於或等於200 μm。
請參照圖10，於一實施例中，信號處理器323包含多工器323a、323c、一可程式放大器323b、一緩衝放大器323d、一類比至數位轉換器323e、一數位濾波器323f、一暫存器323g、一通訊界面323h、一非揮發性記憶體323i以及一程序控制器323j。第一熱電堆感測元件321a以及第二熱電堆感測元件321b的感測信號輸出至多工器323a，經多工器323a選擇後再經由可程式放大器323b予以放大並後饋至多工器323c。環境溫度感測器322的環境溫度感測信號則輸出至緩衝放大器323d，經緩衝放大器323d予以放大並後饋至多工器323c。
接續上述說明，多工器323c選擇輸出第一熱電堆感測元件321a以及第二熱電堆感測元件321b的感測信號或環境溫度感測器322的感測信號至類比至數位轉換器323e，經類比至數位轉換器323e轉換成數位信號，再經由數位濾波器323f處理後將結果儲存於暫存器323g。於一實施例中，類比至數位轉換器323e可為Sigma-Delta型式之類比至數位轉換器，例如16至24位元之Sigma-Delta型式之高精度類比至數位轉換器。通訊界面323h與主控制器20經由第一通訊架構C1進行通訊，以儲存或讀取暫存器323g或非揮發性記憶體323i中的資料(例如紅外線溫度感測器之校正參數以及獨特位址)，以及選擇信號通道並觸發程序控制器323j的動作。此外，程序控制器323j另經由第二通訊架構C2與主控制器20或另一紅外線溫度感測器30進行通訊，以進行位址管理。於一實施例中，非揮發性記憶體323i可為一電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體(Flash)或可多次寫入(Multiple-Times Programmable，MTP)記憶體。於一實施例中，圖3所示之移位記錄器306能夠以硬體元件實現或是由程序控制器323j以程式指令的方式實現。以上的信號處理器323的電路設計為本領域的技術人員所熟知，故在此不再贅述。
綜合上述，本創作之紅外線溫度感測器包含一第一通訊埠以及一第二通訊埠，其中多個紅外線溫度感測器經由第二通訊埠彼此串接，使外部之主控制器易於經由第二通訊埠設定及管理彼此串接之紅外線溫度感測器之位址。此外，本創作之紅外線溫度感測器之第二熱電堆感測元件可感測封裝結構之熱輻射，因而可快速校正補償封裝結構因環境溫度變化所造成的量測誤差，以提高量測準確度。
以上所述之實施例僅是為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。
11:主控制器
12a、12b、12c:溫度感測器
121:通訊連接埠
13a、13b、13c:跳線
20:主控制器
30、30a、30b、30c:紅外線溫度感測器
301:第一通訊埠
302a、302b、302c:串接輸入埠
303a、303b、303c:串接輸出埠
304:第一連接埠
305:第二連接埠
306:移位記錄器
307:鎖栓記錄器
31:基板
311:導電接點
32:紅外線感測晶片
321a:第一熱電堆感測元件
321b:第二熱電堆感測元件
322:環境溫度感測器
323:信號處理器
323a、323c:多工器
323b:可程式放大器
323d:緩衝放大器
323e:類比至數位轉換器
323f:數位濾波器
323g:暫存器
323h:通訊界面
323i:非揮發性記憶體
323j:程序控制器
324:導電接點
33:蓋體
331:視窗
332:遮蔽部
332a、335:空腔
333:擋牆
334:金屬層
34:濾波片
341:基材
342:濾波層
35:引線
40:導熱膠
ADD、ADD1、ADD2:位址資料
C1:第一通訊架構
C2:第二通訊架構
CLK:時脈信號
LAT:鎖栓信號
T:時間週期
圖1為一示意圖，顯示多個紅外線溫度感測器與一主控制器之習知通訊架構。
圖2為一示意圖，顯示本創作第一實施例之多個紅外線溫度感測器與一主控制器之通訊架構。
圖3為一示意圖，顯示本創作一實施例之紅外線溫度感測器之位址設定架構。
圖4為一示意圖，顯示本創作第二實施例之多個紅外線溫度感測器與一主控制器之通訊架構。
圖5為一示意圖，顯示本創作第三實施例之多個紅外線溫度感測器與一主控制器之通訊架構。
圖6a至圖6c為一示意圖，顯示一曼徹斯特編碼。
圖7為一示意圖，顯示本創作一實施例之紅外線溫度感測器。
圖8為一示意圖，顯示本創作一實施例之紅外線溫度感測器沿圖7之AA線之剖面結構。
圖9為一示意圖，顯示本創作一實施例之紅外線溫度感測器沿圖7之BB線之剖面結構。
圖10為一示意圖，顯示本創作一實施例之紅外線溫度感測器之信號處理器。
20:主控制器
30a、30b、30c:紅外線溫度感測器
301:第一通訊埠
302a、302b、302c:串接輸入埠
303a、303b、303c:串接輸出埠
304:第一連接埠
305:第二連接埠
C1:第一通訊架構
C2:第二通訊架構
CLK:時脈信號
LAT:鎖栓信號
Claims (19)
- 一種紅外線溫度感測器，包含： 一基板； 一蓋體，其設置於該基板，且與該基板定義出一容置空間，其中該蓋體包含一視窗以及一遮蔽部； 一紅外線感測晶片，其設置於該容置空間內之該基板，並與該基板電性連接，該紅外線感測晶片包含至少一第一熱電堆感測元件以及一第二熱電堆感測元件，其中該第一熱電堆感測元件對應於該蓋體之該視窗，以接收外部之一第一紅外線並產生一第一感測信號，以及該第二熱電堆感測元件，其對應於該蓋體之該遮蔽部，以接收該遮蔽部所輻射一第二紅外線並產生一第二感測信號； 一濾波片，其設置於該視窗，以篩選特定波長範圍之該第一紅外線； 一環境溫度感測器，其感測一環境溫度以產生一環境溫度感測信號；以及 一信號處理器，其與該第一熱電堆感測元件、該第二熱電堆感測元件以及該環境溫度感測器電性連接，以處理該第一感測信號、該第二感測信號以及該環境溫度感測信號，其中該信號處理器包含： 一第一通訊埠，其為一匯流排結構，且一主控制器與該紅外線溫度感測器經由該第一通訊埠選擇性進行廣播通訊或單播通訊；以及 一第二通訊埠，其用以串接多個該紅外線溫度感測器至該主控制器，以接收該主控制器指定給每一該紅外線溫度感測器之一位址資料。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該第二通訊埠包含一串接輸入埠以及一串接輸出埠，其中該串接輸出埠用以電性連接下游側之該紅外線溫度感測器之該串接輸入埠，且最上游之該紅外線溫度感測器之該串接輸入埠電性連接至該主控制器。
- 如請求項2所述之紅外線溫度感測器，其中該信號處理器包含一移位記錄器，其依序接收並暫存該位址資料，以及輸出另一該位址資料至下游側之該紅外線溫度感測器。
- 如請求項2所述之紅外線溫度感測器，其中該位址資料以及一時脈信號以曼徹斯特編碼經由該串接輸入埠以及該串接輸出埠逐一傳送至每一該紅外線溫度感測器，且一鎖栓信號經由該第一通訊埠傳送至每一該紅外線溫度感測器。
- 如請求項2所述之紅外線溫度感測器，其中該第二通訊埠包含一第一連接埠，其用以與該主控制器電性連接，以接收一鎖栓信號，且該位址資料以及一時脈信號以曼徹斯特編碼經由該串接輸入埠以及該串接輸出埠逐一傳送至每一該紅外線溫度感測器。
- 如請求項2所述之紅外線溫度感測器，其中該第二通訊埠包含一第一連接埠以及一第二連接埠，其用以與該主控制器電性連接，以分別接收一鎖栓信號以及一時脈信號，且該位址資料經由該串接輸入埠以及該串接輸出埠逐一傳送至每一該紅外線溫度感測器。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該第一通訊埠包含推薦標準485 (RS485)以及通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)界面，或I 2C(Inter-Integrated Circuit)界面。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該第一熱電堆感測元件以及該濾波片為多個，且該多個濾波片所篩選的特定波長範圍相異。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該信號處理器包含一非揮發性記憶體，其儲存該紅外線溫度感測器之該位址資料以及一校正參數。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該環境溫度感測器為一熱敏電阻，其設置於該容置空間內，或為一矽基溫度感測器，其設置於該紅外線感測晶片。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該遮蔽部至該第二熱電堆感測元件之距離大於或等於100 μm。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該蓋體之一內表面以及一外表面至少其中之一設有一金屬層。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該蓋體包含一擋牆，其對應於該第一熱電堆感測元件以及該第二熱電堆感測元件之間，以降低該第二熱電堆感測元件接收到該第一紅外線。
- 如請求項13所述之紅外線溫度感測器，其中該擋牆至該紅外線感測晶片之距離小於或等於100 μm。
- 如請求項13所述之紅外線溫度感測器，其中該擋牆之寬度大於或等於0.1 mm。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該蓋體之材料為液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該蓋體以及該基板以一導熱膠接合。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該濾波片以及該蓋體以一導熱膠接合。
- 如請求項1所述之紅外線溫度感測器，其中該基板之材料為雙馬來亞醯胺三嗪(Bismaleimide Triazine，BT)樹脂或陶瓷。
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