Per aiutare i clienti a sfruttare al meglio SLKORprodotti, l'azienda ha recentemente introdotto il chip termopila digitale a infrarossi SL-W-TRS-5.5Dx e le relative soluzioni applicative, offrendo un supporto tecnico completo. Il team tecnico di Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. proviene dalla Tsinghua University e dalla Yonsei University in Corea del Sud, guidando l'azienda con nuovi materiali, processi e prodotti. Hanno padroneggiato la tecnologia dei dispositivi di potenza in carburo di silicio di terza generazione avanzata a livello internazionale fin dall'inizio. SLKOR è un'impresa high-tech che integra progettazione, sviluppo, produzione e vendita di prodotti elettronici, fornendo prodotti affidabili e servizi tecnici ai propri clienti. Con un rapido sviluppo, l'azienda sta introducendo più nuovi prodotti per servire i clienti e dare un contributo positivo all'industria dei semiconduttori, impegnandosi a diventare un "leader dei semiconduttori".

Sun Gaofei (a sinistra), Zhang Junjun (al centro) e il professor Li Jianxiong dell'Università di Tsinghua

SLKORIl direttore marketing di Sun Gaofei ha introdotto il concetto di "SLKORLa termopila digitale a infrarossi del marchio è progettata per applicazioni di misurazione della temperatura senza contatto in settori quali dispositivi medici, dispositivi indossabili intelligenti, elettrodomestici intelligenti, monitoraggio della temperatura industriale, misurazione della temperatura corporea senza contatto, termometri frontali, tessere identificative per studenti e sentinelle elettroniche.

Il chip SL-W-TRS-5.5Dx è dotato di una termopila digitale a infrarossi a montaggio diretto progettata per la misurazione della temperatura senza contatto. Include un sensore termopila integrato e un chip di elaborazione dedicato, consentendo la comunicazione e la lettura dei dati tramite un bus I2C senza componenti esterni aggiuntivi. Il chip è dotato di opzioni standard di tubo metallico da 5 mm e 8 mm e può funzionare in ambienti con temperature comprese tra -40 °C e 130 °C. Misura le temperature di liquidi, oggetti (temperature superficiali) e temperature corporee, con un intervallo di misurazione da -40 °C a 530 °C.

I modelli della serie SL-W-TRS-5.5Dx sono:

SL-W-TRS-5.5D1 — Sensore nudo, pacchetto TO-46, campo visivo (FOV) = 90°

SL-W-TRS-5.5D2 — Pacchetto TO-46 con tubo metallico alto 5 mm, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D3 — Pacchetto TO-46 con tubo metallico alto 8 mm, FOV = 60°

SL-W-TRS-5.5D4 — Pacchetto TO-46 con tubo metallico personalizzato da 5 mm, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D5 — Pacchetto TO-46 con tubo metallico personalizzato da 5 mm, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D6 — Pacchetto TO-46 con tubo metallico personalizzato da 3.5 mm, FOV = 75°


2. Tschema del circuito di applicazione tipica

2.1 Il principio del circuito di SL-W-TRS-5.5Dx

Il dispositivo SL-W-TRS-5.5Dx ha quattro pin, tra cui alimentazione e connessioni bus I2C, con un intervallo di tensione di alimentazione ammissibile da 2.3 a 3.6 V. Il sensore stesso ha un basso consumo energetico e un condensatore da 0.1 uF è sufficiente tra l'alimentazione e la terra. Se il sensore è posizionato lontano dall'alimentazione, è possibile aggiungere un condensatore da 10 uF per garantire un'alimentazione stabile e ridurre il rumore.

2.2 Il dispositivo SL-W-TRS-5.5Dx supporta il protocollo di comunicazione I2C per la comunicazione seriale. La scelta del protocollo di comunicazione si basa sullo stato del pin CSB. Il bus I2C utilizza SCL e SDA come linee di segnale, entrambe collegate a VDDIO tramite resistori pull-up per mantenere un livello elevato quando il bus è inattivo. L'indirizzo del dispositivo I2C del dispositivo digitale può essere configurato tramite Chip_Address nel registro 0x92, con un indirizzo generico a 7 bit di 0x7F per la comunicazione I2C (come mostrato nella figura seguente).

I 2C Indirizzo generico del dispositivo

I 2C Le caratteristiche della linea bus delle linee SDA e SCL nel bus I2C

Diagramma temporale I 2C

Protocollo di comunicazione I 2C

2.3 Quando SCL è alto e SDA passa da alto a basso, segnala l'inizio della comunicazione dati I2C. Il dispositivo master I2C invia in sequenza l'indirizzo a 7 bit del dispositivo slave, seguito dal bit di controllo R/W per scegliere le operazioni di lettura/scrittura. Dopo aver riconosciuto l'indirizzo, lo slave genera un segnale di conferma portando SDA a basso durante il nono ciclo SCL (ACK). Quando SCL è alto e SDA passa da basso ad alto, segna la fine della comunicazione dati I2C. I dati su SDA devono rimanere stabili mentre SCL è alto e possono cambiare solo quando SCL è basso.

3.TO-46 Confezione e dimensioni del tubo metallico

3.1 Definizioni dei pin

3.2 Requisiti di progettazione strutturale

Per i modelli con una coppa ottica in metallo, se strutturalmente consentito, la lente del sensore può estendersi oltre la superficie superiore dell'alloggiamento del dispositivo. Se ci sono restrizioni estetiche che richiedono che il componente sia incassato, il design deve garantire che la struttura eviti di ostruire il campo visivo del dispositivo.

Per i prodotti che richiedono l'uso del chip sensore nudo TO46 a causa di esigenze specifiche, il campo visivo (FOV) intrinseco del sensore è di circa 90 gradi. Poiché i sensori termopila a infrarossi sono molto sensibili alla luce e al calore, una temperatura ambiente stabile riduce al minimo l'interferenza della luce parassita, con conseguenti risultati di misurazione più accurati. In genere, la misurazione diretta con il sensore non è consigliata; è necessaria l'integrazione strutturale per le applicazioni del prodotto. Il sensore stesso è dotato di un filtro ottico al silicio, che attenua i segnali a infrarossi e può portare a risultati di misurazione inferiori. A meno che non sia assolutamente necessario, non devono essere aggiunti filtri aggiuntivi.

4.1 Requisiti di progettazione termica

La temperatura ambiente influisce notevolmente sulla precisione della misurazione, quindi è importante mantenere il sensore in un ambiente stabile per evitare interferenze da fonti di calore. Pertanto, dovrebbe essere posizionato lontano da componenti che generano calore elevato. Sul PCB, è consigliabile progettare slot attorno al sensore, posizionandolo in un'area isolata.

4.2 Distanza di misurazione

Le caratteristiche di output del sensore sono maggiormente influenzate dalla distanza quando si misura a distanza ravvicinata (generalmente entro 20 mm dalla lente del sensore). Pertanto, per misurare la temperatura corporea umana, si consiglia una distanza consigliata di circa 2-5 cm. Per misurare altri oggetti, la distanza può essere estesa purché siano soddisfatti i requisiti del campo visivo.

5. Progettazione del programma

5.1 Modalità standard: In questa modalità, la configurazione I2C viene implementata tramite impostazioni di registro, consentendo la lettura diretta dei dati I2C.

5.2 Modalità sospensione:

In modalità sleep, la linea SDA viene riutilizzata come uscita INT e I²C è disabilitato mentre SCL rimane alto. Viene confrontato solo il canale del sensore, non l'uscita del sensore di temperatura interno. In modalità I²C IDLE, impostare sleep_en = 2 e mode_en = 2 per entrare in modalità sleep, che dura da 1 ms a 1 s (100 bit). Al risveglio, viene eseguita una conversione per ottenere l'uscita di calibrazione dell'ADC. I controlli di combinazione dei canali vengono eseguiti utilizzando i dati grezzi dell'ADC calibrato rispetto a una soglia per attivare un interrupt se vengono soddisfatte le condizioni. I registri possono essere configurati per attivare l'interrupt quando i valori superano o scendono al di sotto della soglia impostata. Dopo il confronto, il dispositivo torna in modalità sleep. Per impostazione predefinita, SDA rimane alto; quando si verifica un interrupt, viene portato basso e riportato alto dopo 25.6 ms. Questo segnale di interrupt può riattivare l'MCU. Una volta che l'MCU rileva il segnale INT, abbassa SCL per più di 8 ms, tornando alla modalità I50C IDLE con sleep_en = 10.

6. Considerazioni sulla progettazione

Nella progettazione dell'applicazione, è essenziale comprendere le caratteristiche dell'oggetto di misurazione (liquido, solido o corpo umano), la distanza di misurazione e l'intervallo di temperatura. In base all'ambiente dell'applicazione, l'ottimizzazione dell'algoritmo è fondamentale per migliorare la precisione della misurazione.

Gli algoritmi del chip originale sono progettati per garantire la precisione specificata solo in condizioni di equilibrio termico e isotermiche (in cui non vi è alcuna differenza di temperatura nel package del sensore). Qualsiasi gradiente di temperatura all'interno del package del sensore può influire negativamente sulla precisione della misurazione. Le situazioni che possono causare differenze di temperatura includono componenti che generano calore situati sul fondo o sui lati del sensore o in prossimità di esso, oppure quando il sensore è posizionato molto vicino all'oggetto da misurare, il che può portare a un riscaldamento localizzato del sensore.

Se hai domande o esigenze relative ai prodotti e alle soluzioni applicative di SLKOR, non esitate a contattarci. Siamo qui per fornirvi supporto e assistenza dedicati!