SLKOR Solución de chip termopila infrarrojo digital SL-S-TRS-5.5Dx

El personal técnico principal de Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. es una empresa de la Universidad de Tsinghua y la Universidad de Yonsei en Corea del Sur. Lideran el desarrollo de la empresa con nuevos materiales, nuevos procesos y nuevos productos, y dominaron la tecnología de dispositivos de potencia de carburo de silicio de semiconductores de tercera generación, líder a nivel internacional, relativamente pronto.

SLKOR es una empresa de alta tecnología que integra el diseño, desarrollo, producción y venta de componentes electrónicos. Proporciona productos confiables y servicios técnicos de soporte para los clientes.SLKOR"La marca se ha convertido gradualmente en una marca de renombre internacional y está creciendo junto con más de 10,000 socios en todo el mundo.

En un esfuerzo por ofrecer a los clientes una gama completa de productos y soluciones correspondientes, SLKOR ha lanzado una serie de tutoriales de uso para placas de demostración de diseño de aplicaciones de medición de temperatura sin contacto con termopila infrarroja digital.

1.1 nombre: SLKOR Aplicación de medición de temperatura sin contacto mediante termopila infrarroja digital.

Aplicaciones 1.2:Dispositivos portátiles inteligentes, teléfonos inteligentes, monitoreo de temperatura industrial, medición de temperatura corporal humana de superficies sin contacto, detección y control de temperatura inteligente y otros dispositivos de tamaño pequeño para medición de temperatura de corto alcance.

1.3 Función del chip:

El SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx es un chip de termopila infrarroja digital de montaje superficial para aplicaciones de medición de temperatura sin contacto. El chip consta de un NTC, una termopila infrarroja, un circuito de acondicionamiento de señal y un ADC de alta resolución. Los usuarios pueden comunicarse directamente con el sensor a través del bus I2C para leer datos sin otros periféricos. Los datos de muestreo correspondientes al NTC y la termopila se obtienen del ADC y luego la MCU convierte los datos sin procesar en el valor de temperatura requerido por el usuario. Se puede aplicar en un entorno de temperatura de -40 °C a 130 °C, y el rango de temperatura de medición es más amplio, entre -40 °C y 530 °C.

2. Diagrama de circuito de aplicación típica

2.1 Principio del circuito:

Los pines de la SLKOR El chip SL-S-TRS-5.5Dx incluye fuente de alimentación, bus I2C y una configuración de dirección. El rango permitido de voltaje de alimentación es de 2.5 a 5 V. Se extraen las líneas de datos y reloj del I2C. El pin ADDR es el bit menos significativo de la dirección I2C del dispositivo. Si no es necesario utilizar dos sensores, se puede conectar directamente a GND o VCC. El sensor en sí tiene un consumo de energía muy bajo. Un condensador de 0.1 uF entre la fuente de alimentación y tierra es suficiente. Si el sensor está relativamente lejos de la parte de la fuente de alimentación, se puede considerar un condensador adicional de 10 uF para garantizar la estabilidad de la fuente de alimentación.

El 2.2 SLKOR El chip SL-W-TRS-5.5Dx proporciona el protocolo de comunicación I2C para la comunicación en serie. La elección del protocolo de comunicación se basa en el estado del CSB. El bus I2C utiliza SCL y SDA como líneas de señal. Ambas líneas están conectadas externamente a VDDIO a través de resistencias pull-up para que permanezcan en un nivel alto cuando el bus está inactivo. La dirección del chip I2C de SL-S-TRS-5.5D1 se muestra en la siguiente tabla. El bit menos significativo (LSB) de la dirección del dispositivo de 7 bits está determinado por el pin SDO. Si SDO está conectado a VDDIO, la dirección I7C de 2 bits es "1101101". Si SDO está conectado a GND, la dirección I7C de 2 bits es "1101100" (como se muestra en la figura siguiente). 

Dirección del chip I2C

Características de la línea de bus I2C

Diagrama de temporización I2C

Protocolo de comunicación I2C

2.3 Cuando el SCL está en un nivel alto y el SDA tiene un flanco descendente simultáneamente, marca el inicio de la comunicación de datos I2C. El dispositivo maestro I2C envía la dirección del dispositivo esclavo (7 bits) en secuencia, y luego el bit de control de dirección R/W se utiliza para seleccionar la operación de lectura o escritura. Cuando el dispositivo esclavo reconoce esta dirección, genera una señal de reconocimiento y baja el SDA durante el noveno ciclo SCL (ACK). Cuando el SCL está en un nivel alto y el SDA presenta un flanco ascendente, marca el final de la comunicación de datos I2C. Los datos transmitidos en el SDA deben permanecer estables cuando el SCL está en alto. Solo cuando el SCL está en bajo se puede modificar el valor transmitido en el SDA.

3.SMD - 6P, 4.7 x 3.8 mm Paquete y dimensiones

3.1 Definición de pin

Factores que afectan la medición de temperatura

4.1 Influencia de la consistencia del chip

Para un mismo tipo de sensor de termopila, sus propias características de salida son fijas. Aquí, las "características" se refieren a la "tendencia" constante de cómo la salida de voltaje del chip se ve afectada por el entorno y la temperatura del objeto. Las diferencias entre los distintos sensores de termopila radican en los materiales y los procesos de producción. En las mismas condiciones externas, las salidas absolutas de los sensores no son completamente idénticas, pero se puede considerar que tienen una relación múltiple constante entre sí.

4.2 Influencia del campo de visión (FOV)

Dado que el sensor de termopila se encuentra dentro del chip, habrá una ventana en el chip, y se utiliza un filtro infrarrojo como ventana de transmisión de luz en cooperación con él. El campo de visión del sensor es aproximadamente igual al ángulo formado por la intersección de las líneas que conectan el cuerpo de la termopila en la sección transversal del chip y ambos lados de la ventana de transmisión de luz. Para los sensores de termopila infrarrojos, los objetos dentro del campo de visión del chip que tienen una diferencia de temperatura con el cuerpo del sensor afectarán la salida final. Generalmente, en la aplicación de termómetros infrarrojos, el sensor se instala junto con una funda metálica, y se utilizan lentes o copas de concentración de luz en el interior para hacer converger la luz infrarroja sobre el sensor. La función de la funda metálica es proporcionar una temperatura ambiental estable para el sensor y cooperar con el diseño óptico para hacer que el termómetro tenga un campo de visión específico. En el caso de dispositivos que no se puedan llevar puestos y que tengan espacio suficiente, se recomienda conectar a tierra la parte inferior y los lados del sensor durante el proceso de diseño y añadir una copa de luz metálica para aumentar la capacidad térmica del sensor, reducir el campo de visión y ampliar la distancia de medición de la temperatura. Si se trata de un dispositivo portátil con limitaciones de espacio, el sensor se puede colocar a 2-3 mm de la carcasa exterior según la forma específica del producto. Cuando se satisface el campo de visión, la abertura se puede diseñar en forma de cuenca. Cabe señalar que las lentes de luz visible ordinarias generalmente no transmiten luz infrarroja lejana. El sensor en sí está sellado. Si se requiere un diseño sellado general, se puede sellar con espuma o utilizando filtros de silicona que transmitan infrarrojos (lentes hechas del mismo material que las del sensor, y las cuadradas tienen un costo de adquisición menor). Si es necesario cambiar el campo de visión de la estructura de medición de temperatura y no se permiten manguitos metálicos en la estructura, se deben tener en cuenta las temperaturas de los objetos no medidos dentro del campo de visión. En algunos casos, los resultados de medición de temperatura deseados se pueden obtener mediante compensación.

4.3 Influencia de la distancia de medición de temperatura

Dado que la intensidad de la radiación infrarroja es inversamente proporcional a la distancia desde el objeto, para lograr una medición precisa, generalmente, las aplicaciones de termómetros de frente requerirán mediciones dentro de una distancia determinada (3 a 5 cm). Especialmente cuando se utilizan sensores infrarrojos para la medición de la temperatura corporal a corta distancia, como la distancia desde la piel es muy corta, el factor de distancia tiene un gran impacto en la salida del sensor. Por lo tanto, generalmente se requieren calibraciones y pruebas especiales.

4.4 Influencia de la estabilidad de la temperatura

Dado que la medición de temperatura general y la medición de la tensión de salida del sensor se realizan en pasos, cada conversión lleva mucho tiempo y el sensor tiene un cierto tiempo de respuesta. Por lo tanto, si la temperatura ambiental no es estable durante el proceso de medición, la temperatura obtenida y la tensión de salida no están sincronizadas, lo que provocará diferencias entre el resultado de la medición y el valor de temperatura real. Por lo tanto, la estabilidad de la temperatura del cuerpo del sensor también es particularmente importante. Si la estructura lo permite, es mejor utilizar componentes metálicos sobre o alrededor del sensor para aumentar la estabilidad térmica.

5. Precauciones de diseño

En el diseño de aplicaciones, los puntos clave que se deben comprender son el material del objeto de medición (líquido, sólido o cuerpo humano), la distancia de medición y el rango de temperatura de medición. La optimización y el desarrollo del algoritmo deben realizarse de acuerdo con el entorno de la aplicación para mejorar la precisión de la medición. El algoritmo del chip original solo garantiza que el sensor tenga esta precisión en las condiciones de equilibrio térmico y condiciones isotérmicas (no hay diferencia de temperatura en el paquete del sensor). Si hay una diferencia de temperatura en el paquete del sensor, la precisión de la medición se verá afectada. Las situaciones que pueden causar diferencias de temperatura en el paquete del sensor incluyen, por ejemplo, que haya componentes más calientes (o más fríos) en la parte inferior o lateral del sensor, o que el sensor esté muy cerca del objeto medido, y el objeto medido calentará localmente el sensor.