SLKOR SL-W-TRS-5.5Dx digitale Infrarot-Thermosäulen-Chip-Anwendungslösungen

Damit Kunden das Beste aus SLKORDas Unternehmen hat kürzlich den digitalen Infrarot-Thermopile-Chip SL-W-TRS-5.5Dx und die dazugehörigen Anwendungslösungen vorgestellt und bietet umfassenden technischen Support. Das technische Team von Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. kommt von der Tsinghua-Universität und der Yonsei-Universität in Südkorea und führt das Unternehmen mit neuen Materialien, Prozessen und Produkten. Sie beherrschen die international fortschrittliche Siliziumkarbid-Leistungsgerätetechnologie der dritten Generation schon früh. SLKOR ist ein Hightech-Unternehmen, das Design, Entwicklung, Produktion und Vertrieb elektronischer Produkte integriert und seinen Kunden zuverlässige Produkte und technische Dienstleistungen bietet. Mit seiner rasanten Entwicklung führt das Unternehmen immer mehr neue Produkte ein, um seine Kunden zu bedienen und einen positiven Beitrag zur Halbleiterindustrie zu leisten. Es strebt danach, ein „führender Halbleiterhersteller“ zu werden.

Sun Gaofei (links), Zhang Junjun (Mitte) und Professor Li Jianxiong von der Tsinghua-Universität

SLKORDer Marketingdirektor von , Sun Gaofei, stellte vor: „SLKOR" Die digitale Infrarot-Thermosäule der Marke ist für berührungslose Temperaturmessungsanwendungen in Bereichen wie medizinischen Geräten, intelligenten Wearables, intelligenten Haushaltsgeräten, industrieller Temperaturüberwachung, berührungsloser Körpertemperaturmessung, Stirnthermometern, Studentenausweisen und elektronischen Wächtern konzipiert.

Der SL-W-TRS-5.5Dx-Chip verfügt über eine direkt montierte digitale Infrarot-Thermosäule, die für berührungslose Temperaturmessungen konzipiert ist. Er enthält einen integrierten Thermosäulensensor und einen dedizierten Verarbeitungschip, der die Kommunikation und das Lesen von Daten über einen I2C-Bus ohne zusätzliche externe Komponenten ermöglicht. Der Chip wird mit Standard-Metallrohroptionen von 5 mm und 8 mm geliefert und kann in Temperaturumgebungen von -40 °C bis 130 °C betrieben werden. Er misst die Temperatur von Flüssigkeiten, Objekten (Oberflächentemperaturen) und Körpertemperaturen mit einem Messbereich von -40 °C bis 530 °C.

Die Modelle der Serie SL-W-TRS-5.5Dx sind:

SL-W-TRS-5.5D1 – Nackter Sensor, TO-46-Gehäuse, Sichtfeld (FOV) = 90°

SL-W-TRS-5.5D2 – TO-46-Gehäuse mit 5 mm hohem Metallrohr, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D3 – TO-46-Gehäuse mit 8 mm hohem Metallrohr, FOV = 60°

SL-W-TRS-5.5D4 – TO-46-Gehäuse mit einem 5 mm großen Spezialmetallrohr, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D5 – TO-46-Gehäuse mit einem 5 mm großen Spezialmetallrohr, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D6 – TO-46-Gehäuse mit einem 3.5 mm großen Spezialmetallrohr, FOV = 75°


2. TTypisches Anwendungsschaltbild

2.1 Das Schaltungsprinzip des SL-W-TRS-5.5Dx

Das SL-W-TRS-5.5Dx-Gerät verfügt über vier Pins, einschließlich Strom- und I2C-Busanschlüssen, mit einem zulässigen Versorgungsspannungsbereich von 2.3 bis 3.6 V. Der Sensor selbst hat einen geringen Stromverbrauch und ein 0.1-µF-Kondensator reicht zwischen Strom und Masse aus. Wenn sich der Sensor weit von der Stromversorgung entfernt befindet, kann ein 10-µF-Kondensator hinzugefügt werden, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten und Rauschen zu reduzieren.

2.2 Das Gerät SL-W-TRS-5.5Dx unterstützt das I2C-Kommunikationsprotokoll für die serielle Kommunikation. Die Wahl des Kommunikationsprotokolls basiert auf dem Zustand des CSB-Pins. Der I2C-Bus verwendet SCL und SDA als Signalleitungen, die beide über Pull-up-Widerstände mit VDDIO verbunden sind, um einen hohen Pegel aufrechtzuerhalten, wenn der Bus im Leerlauf ist. Die I2C-Geräteadresse des digitalen Geräts kann über die Chip_Address im Register 0x92 konfiguriert werden, mit einer generischen 7-Bit-Adresse von 0x7F für die I2C-Kommunikation (wie in der Abbildung unten gezeigt).

I 2C Geräte generische Adresse

I 2C Die Busleitungseigenschaften der SDA- und SCL-Leitungen im I2C-Bus

I 2C Zeitdiagramm

I 2C-Kommunikationsprotokoll

2.3 Wenn SCL hoch ist und SDA von hoch auf niedrig wechselt, signalisiert dies den Beginn der I2C-Datenkommunikation. Das I2C-Mastergerät sendet nacheinander die 7-Bit-Adresse des Slavegeräts, gefolgt vom R/W-Steuerbit, um Lese-/Schreibvorgänge auszuwählen. Nach Erkennen der Adresse generiert der Slave ein Bestätigungssignal, indem er SDA während des neunten SCL-Zyklus (ACK) auf Low zieht. Wenn SCL hoch ist und SDA von Low auf High wechselt, markiert dies das Ende der I2C-Datenkommunikation. Daten auf SDA müssen stabil bleiben, während SCL hoch ist, und können sich nur ändern, wenn SCL niedrig ist.

3.TO-46 Metallrohrgehäuse und Abmessungen

3.1 Pin-Definitionen

3.2 Anforderungen an die Strukturgestaltung

Bei Modellen mit einer optischen Schale aus Metall kann die Sensorlinse, sofern strukturell zulässig, über die Oberseite des Gerätegehäuses hinausragen. Wenn es ästhetische Einschränkungen gibt, die eine Versenkung der Komponente erfordern, muss das Design sicherstellen, dass die Struktur das Sichtfeld des Geräts nicht behindert.

Bei Produkten, die aufgrund besonderer Anforderungen die Verwendung des TO46-Sensorchips erfordern, beträgt das inhärente Sichtfeld (FOV) des Sensors etwa 90 Grad. Da Infrarot-Thermosäulensensoren sehr licht- und wärmeempfindlich sind, minimiert eine stabile Umgebungstemperatur Streulichtstörungen, was zu genaueren Messergebnissen führt. Im Allgemeinen wird eine direkte Messung mit dem Sensor nicht empfohlen; für Produktanwendungen ist eine strukturelle Integration erforderlich. Der Sensor selbst wird mit einem optischen Siliziumfilter geliefert, der Infrarotsignale dämpft und zu schlechteren Messergebnissen führen kann. Sofern nicht unbedingt erforderlich, sollten keine zusätzlichen Filter hinzugefügt werden.

4.1 Anforderungen an die thermische Auslegung

Die Umgebungstemperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Daher ist es wichtig, den Sensor in einer stabilen Umgebung zu platzieren, um Störungen durch Wärmequellen zu vermeiden. Daher sollte er nicht in der Nähe von Komponenten platziert werden, die viel Wärme erzeugen. Auf der Leiterplatte ist es ratsam, Schlitze um den Sensor herum anzubringen und ihn in einem isolierten Bereich zu platzieren.

4.2 Messdistanz

Die Ausgabeeigenschaften des Sensors werden bei Messungen im Nahbereich (im Allgemeinen innerhalb von 20 mm von der Sensorlinse) stärker von der Entfernung beeinflusst. Daher wird für die Messung der menschlichen Körpertemperatur ein empfohlener Abstand von ca. 2-5 cm empfohlen. Für die Messung anderer Objekte kann der Abstand vergrößert werden, solange die Anforderungen an das Sichtfeld erfüllt sind.

5. Programmdesign

5.1 Standart Modus: In diesem Modus wird die I2C-Konfiguration über Registereinstellungen implementiert, was das direkte Lesen von I2C-Daten ermöglicht.

5.2 Schlafmodus:

Im Ruhemodus wird die SDA-Leitung als INT-Ausgang umfunktioniert und I2C ist deaktiviert, während SCL hoch bleibt. Es wird nur der Sensorkanal verglichen, nicht der Ausgang des internen Temperatursensors. Setzen Sie im I2C-IDLE-Modus sleep_en = 1 und mode_en = 1, um in den Ruhezustand zu wechseln, der 100 ms bis 25.6 s (8 Bit) dauert. Beim Aufwachen wird eine Konvertierung durchgeführt, um den ADC-Kalibrierungsausgang zu erhalten. Die Kanalkombinationsprüfungen werden durchgeführt, indem die kalibrierten ADC-Rohdaten gegen einen Schwellenwert abgeglichen werden, um einen Interrupt auszulösen, wenn die Bedingungen erfüllt sind. Register können so konfiguriert werden, dass der Interrupt ausgelöst wird, wenn Werte den eingestellten Schwellenwert über- oder unterschreiten. Nach dem Vergleich kehrt das Gerät in den Ruhezustand zurück. Standardmäßig bleibt SDA hoch; wenn ein Interrupt auftritt, wird es heruntergezogen und nach 50 ms wieder auf hoch zurückgesetzt. Dieses Interrupt-Signal kann die MCU aufwecken. Sobald die MCU das INT-Signal erkennt, zieht sie SCL länger als 10 ms herunter und kehrt in den I2C-IDLE-Modus mit sleep_en = 0 zurück.

6. Design-Überlegungen

Bei der Anwendungsentwicklung ist es wichtig, die Eigenschaften des Messobjekts (Flüssigkeit, Feststoff oder menschlicher Körper), die Messentfernung und den Temperaturbereich zu verstehen. Je nach Anwendungsumgebung ist eine Algorithmusoptimierung entscheidend, um die Messgenauigkeit zu verbessern.

Die ursprünglichen Chipalgorithmen sind so ausgelegt, dass sie die angegebene Genauigkeit nur unter thermischem Gleichgewicht und isothermen Bedingungen gewährleisten (wo es keinen Temperaturunterschied im Sensorpaket gibt). Jeder Temperaturgradient innerhalb des Sensorpakets kann die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Zu den Situationen, die Temperaturunterschiede verursachen können, gehören wärmeerzeugende Komponenten, die sich auf oder in der Nähe der Unterseite oder an den Seiten des Sensors befinden, oder wenn der Sensor sehr nahe am Messobjekt positioniert ist, was zu einer lokalen Erwärmung des Sensors führen kann.

Sie haben Fragen oder Wünsche zu den Produkten und Anwendungslösungen von SLKOR, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind hier, um engagierte Unterstützung und Hilfe zu bieten!