深センのコア技術人材 SLKOR マイクロセミコン株式会社は、韓国の清華大学と延世大学の出身者で構成されており、新材料、新プロセス、新製品で会社の発展をリードし、比較的早く国際的にトップクラスの第3世代半導体シリコンカーバイドパワーデバイス技術を習得しました。

SLKOR は、電子部品の設計、開発、生産、販売を一体化したハイテク企業です。お客様に信頼性の高い製品と技術サポートサービスを提供しています。SLKOR「」ブランドは徐々に国際的に有名なブランドへと発展し、世界中の10,000を超えるパートナーとともに成長しています。

お客様に幅広い製品とそれに応じたソリューションをご提供するために、 SLKOR デジタル赤外線サーモパイル非接触温度測定アプリケーション設計デモボードの使用方法に関するチュートリアルシリーズを開始しました。

1.1名前: SLKOR デジタル赤外線サーモパイル非接触温度測定アプリケーション。

1.2アプリケーション: スマートウェアラブルデバイス、スマートフォン、産業用温度監視、非接触表面人体温度測定、インテリジェント温度感知および制御、およびその他の短距離温度測定用の小型デバイス。

1.3 チップの機能:

その SLKOR SL-S-TRS-5.5Dxは、非接触温度測定アプリケーション用の表面実装型デジタル赤外線サーモパイルチップです。このチップは、NTC、赤外線サーモパイル、信号調整回路、高解像度ADCで構成されています。ユーザーはI2Cバスを介してセンサーと直接通信し、他の周辺機器なしでデータを読み取ることができます。NTCとサーモパイルに対応するサンプリングデータはADCから取得され、その後MCUが生データをユーザーが要求する温度値に変換します。-40°C〜130°Cの温度環境に適用でき、測定温度範囲は-40°C〜530°Cと広くなっています。

2. 代表的なアプリケーション回路図

2.1 回路原理:

ピンの SLKOR SL-S-TRS-5.5Dxチップには、電源、I2Cバス、および2.5つのアドレス設定が含まれています。電源電圧の許容範囲は5〜2Vです。I2Cのデータラインとクロックラインはプルアップされています。ADDRピンは、デバイスのI0.1Cアドレスの最下位ビットです。10つのセンサーを使用する必要がない場合は、GNDまたはVCCに直接接続できます。センサー自体の消費電力は非常に低く、電源とグランドの間にXNUMXuFのコンデンサがあれば十分です。センサーが電源部分から比較的遠い場合は、電源の安定性を確保するためにXNUMXuFのコンデンサを追加することもできます。

2.2 SLKOR SL-W-TRS-5.5Dx チップは、シリアル通信用の I2C 通信プロトコルを提供します。 通信プロトコルの選択は、CSB の状態に基づきます。I2C バスは、SCL と SDA を信号線として使用します。両方の線は、バスがアイドル状態のときにハイレベルのままになるように、プルアップ抵抗を介して VDDIO に外部接続されています。SL-S-TRS-2D5.5 の I1C チップ アドレスを次の表に示します。7 ビット デバイス アドレスの最下位ビット (LSB) は、SDO ピンによって決定されます。SDO が VDDIO に接続されている場合、7 ビット I2C アドレスは「1101101」です。SDO が GND に接続されている場合、7 ビット I2C アドレスは「1101100」です (次の図を参照)。 

I2Cチップアドレス

I2Cバスライン特性

I2Cタイミング図

I2C通信プロトコル

2.3 SCL がハイレベルになり、同時に SDA が立ち下がりエッジになると、I2C データ通信が開始されます。 I2Cマスターデバイスはスレーブデバイスのアドレス（7ビット）を順番に送信し、方向制御ビットR/Wを使用して読み取りまたは書き込み操作を選択します。スレーブデバイスはこのアドレスを認識すると、アクノリッジ信号を生成し、2番目のSCL（ACK）サイクル中にSDAをローレベルにします。SCLがハイレベルでSDAが立ち上がりエッジを持つと、IXNUMXCデータ通信の終了を示します。SDAで送信されるデータは、SCLがハイレベルの間は安定している必要があります。SCLがローレベルの場合にのみ、SDAで送信される値を変更することができます。

3.SMD - 6P、4.7x3.8mmパッケージと寸法

3.1 ピンの定義

温度測定に影響を与える要因

4.1 チップの一貫性の影響

同じタイプのサーモパイル センサーの場合、その出力特性は固定されています。ここで「特性」とは、チップの電圧出力が環境や物体の温度によってどのように影響を受けるかという一貫した「傾向」を指します。個々のサーモパイル センサー間の違いは、材料と製造プロセスにあります。同じ外部条件下では、センサーの絶対出力は完全に同一ではありませんが、互いに一定の倍数関係にあると考えることができます。

4.2 視野角（FOV）の影響

サーモパイルセンサーはチップ内に配置されているため、チップ上にウィンドウが残され、赤外線フィルターがそれと連携して光透過ウィンドウとして使用されます。センサーの視野は、チップ断面のサーモパイル本体と光透過ウィンドウの両側を結ぶ線の交点によって形成される角度にほぼ等しくなります。赤外線サーモパイルセンサーの場合、チップの視野内にあるセンサー本体と温度差のある物体は、最終出力に影響を与えます。一般に、赤外線温度計の用途では、センサーは金属スリーブと一緒に設置され、内部でレンズまたは集光カップを使用して赤外線をセンサーに収束します。金属スリーブの機能は、センサーに安定した環境温度を提供し、光学設計と連携して温度計に指定された視野を持たせることです。十分なスペースがある非ウェアラブルデバイスの場合、設計プロセス中にセンサーの底面と側面を接地し、金属製の光カップを追加して、センサーの熱容量を増やし、視野を狭め、温度測定距離を延ばすことをお勧めします。スペースが制限されたウェアラブルデバイスの場合は、具体的な製品形態に応じて、センサーを外装ケースから2〜3mm離して配置できます。視野が満たされている場合は、開口部を盆地に設計できます。通常の可視光レンズは一般に遠赤外線を透過しないことに注意してください。センサー自体は密閉されています。全体的な密閉設計が必要な場合は、フォームで密閉するか、赤外線透過シリコンフィルター（センサーと同じ材料で作られたレンズで、正方形のものは調達コストが低くなります）を使用して密閉できます。温度測定構造の視野を変更する必要があり、構造内に金属スリーブが許可されていない場合は、視野内の非測定対象物の温度を考慮する必要があります。場合によっては、補正によって目的の温度測定結果が得られることもあります。

4.3 温度測定距離の影響

赤外線の強度は対象物からの距離に反比例するため、測定精度を保つために、額温度計の用途では一般的に、一定の距離（3～5cm）内での測定が必要となります。特に赤外線センサーを近距離体温測定に使用する場合、皮膚からの距離が非常に近いため、距離要因がセンサー出力に大きな影響を与えます。そのため、通常は特別な校正とテストが必要です。

4.4 温度安定性の影響

一般的な温度測定とセンサーの出力電圧の測定は段階的に完了するため、各変換には長い時間がかかり、センサーには一定の応答時間があります。したがって、測定プロセス中に環境温度が安定していないと、取得された温度と出力電圧が同期されず、測定結果と実際の温度値に差が生じます。したがって、センサー本体の温度の安定性も特に重要です。構造が許せば、センサー上または周囲に金属部品を使用して熱安定性を高めるのが最適です。

5. 設計上の注意

アプリケーション設計では、測定対象の材質（液体、固体、人体）、測定距離、測定温度範囲を理解する必要があります。測定精度を向上させるには、アプリケーション環境に応じてアルゴリズムの最適化と開発を行う必要があります。元のチップアルゴリズムは、熱平衡および等温条件（センサーパッケージに温度差がない）の条件下でのみ、センサーがこの精度を持つことを保証します。センサーパッケージに温度差があると、測定精度に影響します。センサーパッケージに温度差を引き起こす可能性のある状況としては、たとえば、センサーの底面または側面に高温（または低温）のコンポーネントがある場合や、センサーが測定対象に非常に近く、測定対象がセンサーを局所的に加熱する場合などがあります。