SLKOR Soluciones de aplicación del chip termopila infrarrojo digital SL-W-TRS-5.5Dx

Para ayudar a los clientes a aprovechar al máximo SLKOREntre los productos de la empresa, la compañía ha presentado recientemente el chip termopila infrarrojo digital SL-W-TRS-5.5Dx y sus soluciones de aplicación asociadas, ofreciendo un soporte técnico integral. El equipo técnico de Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. Proviene de la Universidad de Tsinghua y la Universidad de Yonsei en Corea del Sur y lidera la empresa con nuevos materiales, procesos y productos. Dominaron desde el principio la tecnología de dispositivos de potencia de carburo de silicio de tercera generación, de avanzada a nivel internacional. SLKOR es una empresa de alta tecnología que integra el diseño, desarrollo, producción y venta de productos electrónicos y ofrece productos confiables y servicios técnicos a sus clientes. Con un rápido desarrollo, la empresa está introduciendo más productos nuevos para atender a los clientes y hacer una contribución positiva a la industria de semiconductores, esforzándose por convertirse en un "líder en semiconductores".

Sun Gaofei (izquierda), Zhang Junjun (centro) y el profesor Li Jianxiong de la Universidad de Tsinghua

SLKOREl director de marketing de , Sun Gaofei, presentó que "SLKORLa termopila infrarroja digital de la marca está diseñada para aplicaciones de medición de temperatura sin contacto en campos como dispositivos médicos, wearables inteligentes, electrodomésticos inteligentes, monitoreo de temperatura industrial, medición de temperatura corporal sin contacto, termómetros de frente, tarjetas de identificación de estudiantes y centinelas electrónicos.

El chip SL-W-TRS-5.5Dx cuenta con una termopila infrarroja digital de montaje directo diseñada para la medición de temperatura sin contacto. Incluye un sensor de termopila integrado y un chip de procesamiento dedicado, lo que permite la comunicación y la lectura de datos a través de un bus I2C sin componentes externos adicionales. El chip viene con opciones de tubo de metal estándar de 5 mm y 8 mm y puede funcionar en entornos de temperatura que van desde -40 °C a 130 °C. Mide temperaturas de líquidos, objetos (temperaturas de superficie) y temperaturas corporales, con un rango de medición de -40 °C a 530 °C.

Los modelos de la serie SL-W-TRS-5.5Dx son:

SL-W-TRS-5.5D1: sensor desnudo, paquete TO-46, campo de visión (FOV) = 90°

SL-W-TRS-5.5D2: paquete TO-46 con un tubo de metal de 5 mm de alto, campo de visión (FOV) = 75°

SL-W-TRS-5.5D3: paquete TO-46 con un tubo de metal de 8 mm de alto, campo de visión (FOV) = 60°

SL-W-TRS-5.5D4: paquete TO-46 con un tubo de metal personalizado de 5 mm, campo de visión (FOV) = 75°

SL-W-TRS-5.5D5: paquete TO-46 con un tubo de metal personalizado de 5 mm, campo de visión (FOV) = 75°

SL-W-TRS-5.5D6: paquete TO-46 con un tubo de metal personalizado de 3.5 mm, campo de visión (FOV) = 75°


2. TDiagrama de circuito de aplicación típica

2.1 El principio del circuito del SL-W-TRS-5.5Dx

El dispositivo SL-W-TRS-5.5Dx tiene cuatro pines, incluidas las conexiones de alimentación y bus I2C, con un rango de voltaje de suministro permitido de 2.3 a 3.6 V. El sensor en sí tiene un bajo consumo de energía y un condensador de 0.1 uF es suficiente entre la alimentación y la tierra. Si el sensor está ubicado lejos de la fuente de alimentación, se puede agregar un condensador de 10 uF para garantizar una energía estable y reducir el ruido.

2.2 El dispositivo SL-W-TRS-5.5Dx admite el protocolo de comunicación I2C para comunicación en serie. La elección del protocolo de comunicación se basa en el estado del pin CSB. El bus I2C utiliza SCL y SDA como líneas de señal, ambas conectadas a VDDIO a través de resistencias pull-up para mantener un nivel alto cuando el bus está inactivo. La dirección del dispositivo I2C del dispositivo digital se puede configurar a través de Chip_Address en el registro 0x92, con una dirección genérica de 7 bits de 0x7F para la comunicación I2C (como se muestra en la figura siguiente).

Dirección genérica del dispositivo I 2C

I 2C Las características de la línea de bus de las líneas SDA y SCL en el bus I2C

Diagrama de tiempos I 2C

Protocolo de comunicación I2C

2.3 Cuando SCL es alto y SDA pasa de alto a bajo, señala el inicio de la comunicación de datos I2C. El dispositivo maestro I2C envía secuencialmente la dirección de 7 bits del dispositivo esclavo, seguida del bit de control R/W para elegir las operaciones de lectura/escritura. Al reconocer la dirección, el esclavo genera una señal de reconocimiento bajando el SDA durante el noveno ciclo SCL (ACK). Cuando el SCL está alto y el SDA pasa de bajo a alto, marca el final de la comunicación de datos I2C. Los datos en el SDA deben permanecer estables mientras el SCL está alto, y solo pueden cambiar cuando el SCL está bajo.

3.Paquete y dimensiones del tubo metálico TO-46

3.1 Definiciones de pines

3.2 Requisitos de diseño estructural

En el caso de los modelos con una copa óptica de metal, si la estructura lo permite, la lente del sensor puede extenderse más allá de la superficie superior de la carcasa del dispositivo. Si existen restricciones estéticas que requieran que el componente esté empotrado, el diseño debe garantizar que la estructura no obstruya el campo de visión del dispositivo.

En el caso de productos que requieren el uso del chip sensor desnudo TO46 debido a necesidades específicas, el campo de visión (FOV) inherente del sensor es de aproximadamente 90 grados. Debido a que los sensores de termopila infrarrojos son muy sensibles a la luz y al calor, una temperatura ambiente estable minimiza la interferencia de la luz parásita, lo que da como resultado resultados de medición más precisos. En general, no se recomienda la medición directa con el sensor; se necesita una integración estructural para las aplicaciones del producto. El sensor en sí viene con un filtro óptico de silicio, que atenúa las señales infrarrojas y puede generar resultados de medición más bajos. A menos que sea absolutamente necesario, no se deben agregar filtros adicionales.

4.1 Requisitos de diseño térmico

La temperatura ambiente afecta significativamente la precisión de la medición, por lo que es importante mantener el sensor en un entorno estable para evitar interferencias de fuentes de calor. Por lo tanto, debe ubicarse lejos de componentes que generen mucho calor. En la PCB, es recomendable diseñar ranuras alrededor del sensor, colocándolo en una zona aislada.

4.2 Distancia de medición

Las características de salida del sensor se ven más influenciadas por la distancia cuando se mide a corta distancia (generalmente a 20 mm de la lente del sensor). Por lo tanto, para medir la temperatura corporal humana, se recomienda una distancia de aproximadamente 2 a 5 cm. Para medir otros objetos, la distancia se puede ampliar siempre que se cumplan los requisitos del campo de visión.

5. Diseño de programa

5.1 Modo estandar: En este modo, la configuración I2C se implementa a través de configuraciones de registro, lo que permite la lectura directa de datos I2C.

5.2 modo de sueño:

En el modo de suspensión, la línea SDA se reutiliza como salida INT y I₂C se desactiva mientras SCL permanece en estado alto. Solo se compara el canal del sensor, no la salida del sensor de temperatura interno. En el modo I₂C IDLE, configure sleep_en = 2 y mode_en = 2 para entrar en suspensión, con una duración de 1 ms a 1 s (100 bits). Al reactivarse, se realiza una conversión para obtener la salida de calibración del ADC. Las comprobaciones de combinación de canales se realizan utilizando los datos brutos del ADC calibrado frente a un umbral para activar una interrupción si se cumplen las condiciones. Los registros se pueden configurar para activar la interrupción cuando los valores superan o caen por debajo del umbral establecido. Tras la comparación, el dispositivo vuelve al estado de suspensión. De forma predeterminada, SDA permanece en estado alto; cuando se produce una interrupción, se reduce a un nivel bajo y vuelve a un nivel alto después de 25.6 ms. Esta señal de interrupción puede reactivar el MCU. Una vez que la MCU detecta la señal INT, baja el SCL durante más de 8 ms y regresa al modo I50C IDLE con sleep_en = 10.

6. Consideraciones de diseño

En el diseño de aplicaciones, es esencial comprender las características del objeto de medición (líquido, sólido o cuerpo humano), la distancia de medición y el rango de temperatura. Según el entorno de la aplicación, la optimización del algoritmo es crucial para mejorar la precisión de la medición.

Los algoritmos originales del chip están diseñados para garantizar la precisión especificada solo en condiciones de equilibrio térmico e isotérmicas (donde no hay diferencia de temperatura en todo el encapsulado del sensor). Cualquier gradiente de temperatura dentro del encapsulado del sensor puede afectar negativamente la precisión de la medición. Las situaciones que pueden causar diferencias de temperatura incluyen componentes generadores de calor ubicados en la parte inferior o en los costados del sensor o cerca de ellos, o cuando el sensor está ubicado muy cerca del objeto que se está midiendo, lo que puede provocar un calentamiento localizado del sensor.

Si tiene preguntas o requisitos relacionados con los productos y soluciones de aplicación de SLKORNo dude en ponerse en contacto con nosotros. ¡Estamos aquí para brindarle asistencia y soporte especializados!