SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx 디지털 적외선 열전대 칩 솔루션

심천의 핵심 기술 인력 SLKOR 마이크로세미콘(주)는 한국의 칭화대와 연세대 출신입니다. 그들은 새로운 소재, 새로운 공정, 새로운 제품으로 회사의 개발을 이끌었고, 비교적 일찍 국제적으로 선도적인 3세대 반도체 실리콘 카바이드 전력 장치 기술을 습득했습니다.

SLKOR 전자 부품의 설계, 개발, 생산 및 판매를 통합하는 하이테크 기업입니다. 고객에게 신뢰할 수 있는 제품과 지원 기술 서비스를 제공합니다. "SLKOR" 브랜드는 점차 국제적으로 유명한 브랜드로 발전했으며, 전 세계 10,000명 이상의 파트너와 함께 성장하고 있습니다.

고객에게 다양한 제품과 해당 솔루션을 제공하기 위해 노력합니다. SLKOR 이제 디지털 적외선 열전대 비접촉 온도 측정 애플리케이션 설계 데모 보드에 대한 일련의 사용 튜토리얼을 출시했습니다.

1.1 이름: SLKOR 디지털 적외선 열전대 비접촉 온도 측정 응용 분야.

1.2 응용 프로그램: 스마트 웨어러블 기기, 스마트폰, 산업용 온도 모니터링, 비접촉 표면 인체 온도 측정, 지능형 온도 감지 및 제어, 단거리 온도 측정을 위한 기타 소형 장치.

1.3 칩 기능:

The SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx는 비접촉 온도 측정 애플리케이션을 위한 표면 실장형 디지털 적외선 열전대 칩입니다. 이 칩은 NTC, 적외선 열전대, 신호 조절 회로 및 고해상도 ADC로 구성됩니다. 사용자는 I2C 버스를 통해 센서와 직접 통신하여 다른 주변 장치 없이 데이터를 읽을 수 있습니다. NTC 및 열전대에 해당하는 샘플링 데이터는 ADC에서 얻은 다음 MCU가 원시 데이터를 사용자가 요구하는 온도 값으로 변환합니다. -40°C~130°C의 온도 환경에 적용할 수 있으며 측정 온도 범위는 -40°C~530°C로 더 넓습니다.

2. 일반적인 응용 회로도

2.1 회로 원리:

핀의 SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx 칩에는 전원 공급 장치, I2C 버스 및 주소 설정 하나가 포함됩니다. 공급 전압의 허용 범위는 2.5~5V입니다. I2C의 데이터 및 클록 라인이 풀업됩니다. ADDR 핀은 장치의 I2C 주소의 최하위 비트입니다. 두 개의 센서를 사용할 필요가 없으면 GND 또는 VCC에 직접 연결할 수 있습니다. 센서 자체의 전력 소모는 매우 낮습니다. 전원 공급 장치와 접지 사이에 0.1uF 커패시터가 충분합니다. 센서가 전원 공급 장치 부분에서 비교적 멀리 떨어져 있으면 전원 공급 장치의 안정성을 보장하기 위해 추가 10uF 커패시터를 고려할 수 있습니다.

2.2 SLKOR SL-W-TRS-5.5Dx 칩은 직렬 통신을 위한 I2C 통신 프로토콜을 제공합니다. 통신 프로토콜의 선택은 CSB 상태를 기반으로 합니다. I2C 버스는 SCL과 SDA를 신호 라인으로 사용합니다. 두 라인 모두 풀업 저항을 통해 VDDIO에 외부적으로 연결되어 버스가 유휴 상태일 때 하이 레벨을 유지합니다. SL-S-TRS-2D5.5의 I1C 칩 주소는 다음 표에 나와 있습니다. 7비트 장치 주소의 최하위 비트(LSB)는 SDO 핀에 의해 결정됩니다. SDO가 VDDIO에 연결된 경우 7비트 I2C 주소는 "1101101"입니다. SDO가 GND에 연결된 경우 7비트 I2C 주소는 "1101100"입니다(아래 그림 참조). 

I2C 칩 주소

I2C 버스 라인 특성

I2C 타이밍 다이어그램

I2C 통신 프로토콜

2.3 SCL이 하이 레벨이고 SDA가 동시에 하강 에지를 가지면 I2C 데이터 통신의 시작을 표시합니다. I2C 마스터 장치는 슬레이브 장치의 주소(7비트)를 순차적으로 전송한 후, 방향 제어 비트(R/W)를 사용하여 읽기 또는 쓰기 동작을 선택합니다. 슬레이브 장치가 이 주소를 인식하면 확인 응답(acknowledge) 신호를 생성하고 2번째 SCL(ACK) 사이클 동안 SDA를 로우(Low)로 설정합니다. SCL이 하이(High) 레벨이고 SDA의 상승 에지가 발생하면 IXNUMXC 데이터 통신이 종료됩니다. SCL이 하이(High) 레벨일 때 SDA로 전송되는 데이터는 안정적으로 유지되어야 합니다. SCL이 로우(Low) 레벨일 때만 SDA로 전송되는 값을 변경할 수 있습니다.

3.SMD - 6P, 4.7x3.8mm 패키지 및 치수

3.1 핀 정의

온도 측정에 영향을 미치는 요인

4.1 칩 일관성의 영향

동일한 유형의 열전대 센서의 경우 자체 출력 특성은 고정되어 있습니다. 여기서 "특성"은 칩의 전압 출력이 환경과 물체의 온도에 의해 영향을 받는 일관된 "추세"를 말합니다. 개별 열전대 센서 간의 차이점은 재료와 생산 공정에 있습니다. 동일한 외부 조건에서 센서의 절대 출력은 완전히 동일하지 않지만 서로 일정한 배수 관계가 있는 것으로 간주할 수 있습니다.

4.2 시야(FOV)의 영향

열전대 센서는 칩 내부에 위치하므로 칩에 창이 남게 되고, 적외선 필터가 이와 협력하여 광 투과 창으로 사용됩니다. 센서의 시야는 칩 단면의 열전대 본체와 광 투과 창의 양쪽을 연결하는 선의 교차점에서 형성되는 각도와 거의 같습니다. 적외선 열전대 센서의 경우, 센서 본체와 온도 차이가 있는 칩 시야 내의 물체가 최종 출력에 영향을 미칩니다. 일반적으로 적외선 온도계를 적용할 때 센서는 금속 슬리브와 함께 설치되고, 내부에 렌즈 또는 집광 컵을 사용하여 적외선을 센서로 수렴시킵니다. 금속 슬리브의 기능은 센서에 안정적인 환경 온도를 제공하고 광학 설계와 협력하여 온도계가 지정된 시야를 갖도록 하는 것입니다. 충분한 공간이 있는 비착용형 기기의 경우 설계 과정에서 센서의 바닥과 측면을 접지하고 금속 라이트 컵을 추가하여 센서의 열 용량을 늘리고 시야를 줄이며 온도 측정 거리를 늘리는 것이 좋습니다. 공간 제약이 있는 착용형 기기인 경우 특정 제품 형태에 따라 센서를 외부 케이스에서 2~3mm 떨어진 곳에 배치할 수 있습니다. 시야가 만족되면 개구부를 분지 모양으로 설계할 수 있습니다. 일반적인 가시광선 렌즈는 일반적으로 원적외선을 투과하지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 센서 자체는 밀봉됩니다. 전체적으로 밀봉된 설계가 필요한 경우 폼으로 밀봉하거나 적외선 투과 실리콘 필터(센서와 동일한 소재로 만든 렌즈, 정사각형 렌즈는 조달 비용이 낮음)를 사용하여 밀봉할 수 있습니다. 온도 측정 구조의 시야를 변경해야 하고 구조에 금속 슬리브가 허용되지 않는 경우 시야 내에 있는 측정되지 않은 물체의 온도를 고려해야 합니다. 어떤 경우에는 보상을 통해 원하는 온도 측정 결과를 얻을 수 있습니다.

4.3 온도 측정 거리의 영향

적외선 복사 강도는 대상과의 거리에 반비례하므로 측정 정확도를 위해 일반적으로 이마 온도계 적용에는 일정 거리(3~5cm) 내에서 측정해야 합니다. 특히 적외선 센서를 근거리 체온 측정에 사용하는 경우 피부와의 거리가 매우 가깝기 때문에 거리 계수가 센서 출력에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 일반적으로 특별한 교정 및 테스트가 필요합니다.

4.4 온도 안정성의 영향

일반적인 온도 측정과 센서 출력 전압 측정은 단계적으로 완료되기 때문에 각 변환에는 오랜 시간이 걸리고 센서에는 일정한 응답 시간이 있습니다. 따라서 측정 프로세스 중에 환경 온도가 안정적이지 않으면 얻은 온도와 출력 전압이 동기화되지 않아 측정 결과와 실제 온도 값 사이에 차이가 발생합니다. 따라서 센서 본체 온도의 안정성도 특히 중요합니다. 구조가 허용한다면 센서 위나 주변에 금속 구성 요소를 사용하여 열 안정성을 높이는 것이 가장 좋습니다.

5. 설계상의 주의

애플리케이션 설계에서 이해해야 할 핵심 사항은 측정 대상의 재질(액체, 고체 또는 인체), 측정 거리, 측정 온도 범위입니다. 측정 정확도를 개선하기 위해 애플리케이션 환경에 따라 알고리즘 최적화 및 개발을 수행해야 합니다. 원래 칩 알고리즘은 센서가 열 평형 및 등온 조건(센서 패키지에 온도 차이가 없음)에서만 이러한 정확도를 갖도록 보장합니다. 센서 패키지에 온도 차이가 있는 경우 측정 정확도에 영향을 미칩니다. 센서 패키지에서 온도 차이를 일으킬 수 있는 상황으로는 예를 들어 센서 바닥이나 측면에 더 뜨거운(또는 더 차가운) 구성 요소가 있거나 센서가 측정 대상과 매우 가까워서 측정 대상이 센서를 국부적으로 가열하는 경우가 있습니다.