SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx Digitale Infrarood Thermopile Chip Oplossing

Het technische kernpersoneel van Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. zijn afkomstig van Tsinghua University en Yonsei University in Zuid-Korea. Zij leiden de ontwikkeling van het bedrijf met nieuwe materialen, nieuwe processen en nieuwe producten, en hebben de internationaal toonaangevende derde generatie halfgeleider siliciumcarbide power device technologie relatief vroeg onder de knie.

SLKOR is een hightechonderneming die het ontwerp, de ontwikkeling, de productie en de verkoop van elektronische componenten integreert. Het levert betrouwbare producten en ondersteunende technische diensten voor klanten. De "SLKOR"Het merk heeft zich geleidelijk ontwikkeld tot een internationaal gerenommeerd merk en groeit samen met meer dan 10,000 partners over de hele wereld.

Om klanten een volledig assortiment producten en bijbehorende oplossingen te kunnen bieden, SLKOR heeft nu een reeks gebruikshandleidingen gelanceerd voor demoboards voor toepassingen in het ontwerp van digitale infrarood thermozuilen met contactloze temperatuurmeting.

1.1 Naam: SLKOR Digitale infraroodthermozuil voor contactloze temperatuurmeting.

1.2-toepassingen: Slimme draagbare apparaten, smartphones, industriële temperatuurbewaking, contactloze oppervlaktemeting van de menselijke lichaamstemperatuur, intelligente temperatuurmeting en -regeling en andere kleine apparaten voor temperatuurmeting op korte afstand.

1.3 Chipfunctie:

De SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx is een oppervlaktegemonteerde digitale infrarood thermozuilchip voor contactloze temperatuurmetingstoepassingen. De chip bestaat uit een NTC, een infrarood thermozuil, een signaalconditioneringscircuit en een hoge-resolutie ADC. Gebruikers kunnen rechtstreeks met de sensor communiceren via de I2C-bus om gegevens te lezen zonder andere randapparatuur. De bemonsteringsgegevens die overeenkomen met de NTC en de thermozuil worden verkregen van de ADC en vervolgens converteert de MCU de ruwe gegevens naar de door de gebruiker vereiste temperatuurwaarde. Het kan worden toegepast in een temperatuuromgeving van -40 °C tot 130 °C en het meettemperatuurbereik is breder, tussen -40 °C en 530 °C.

2. Typisch toepassingsschema

2.1 Circuitprincipe:

De pinnen van de SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx-chip omvat voeding, I2C-bus en één adresinstelling. Het toegestane bereik van de voedingsspanning is 2.5 - 5 V. De data- en kloklijnen van de I2C worden omhoog getrokken. De ADDR-pin is het minst significante bit van het I2C-adres van het apparaat. Als er geen behoefte is om twee sensoren te gebruiken, kan deze rechtstreeks worden aangesloten op GND of VCC. De sensor zelf heeft een zeer laag stroomverbruik. Een 0.1 uF-condensator tussen de voeding en de aarde is voldoende. Als de sensor relatief ver van het voedingsgedeelte is, kan een extra 10 uF-condensator worden overwogen om de stabiliteit van de voeding te garanderen.

2.2 Het SLKOR De SL-W-TRS-5.5Dx-chip biedt het I2C-communicatieprotocol voor seriële communicatie. De keuze van het communicatieprotocol is gebaseerd op de CSB-status. De I2C-bus gebruikt SCL en SDA als signaallijnen. Beide lijnen zijn extern verbonden met VDDIO via pull-up-weerstanden, zodat ze op een hoog niveau blijven wanneer de bus inactief is. Het I2C-chipadres van SL-S-TRS-5.5D1 wordt weergegeven in de volgende tabel. De minst significante bit (LSB) van het 7-bits apparaatadres wordt bepaald door de SDO-pin. Als SDO is verbonden met VDDIO, is het 7-bits I2C-adres "1101101". Als SDO is verbonden met GND, is het 7-bits I2C-adres "1101100" (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding). 

I2C-chipadres

I2C-buslijnkenmerken

I2C-timingdiagram

I2C-communicatieprotocol

2.3 Wanneer de SCL op een hoog niveau is en de SDA tegelijkertijd een dalende flank heeft, markeert dit het begin van de I2C-datacommunicatie. Het I²C-masterapparaat verzendt het adres van het slaveapparaat (2 bits) in volgorde, waarna de richtingsbesturingsbit R/W wordt gebruikt om de lees- of schrijfbewerking te selecteren. Wanneer het slaveapparaat dit adres herkent, genereert het een bevestigingssignaal en trekt het de SDA laag tijdens de negende SCL (ACK)-cyclus. Wanneer de SCL een hoog niveau heeft en de SDA een stijgende flank heeft, markeert dit het einde van de I²C-datacommunicatie. De gegevens die via de SDA worden verzonden, moeten stabiel blijven wanneer de SCL hoog is. Alleen wanneer de SCL laag is, kan de waarde die via de SDA wordt verzonden, worden gewijzigd.

3.SMD - 6P, 4.7x3.8mm Verpakking en afmetingen

3.1 Pin-definitie

Factoren die de temperatuurmeting beïnvloeden

4.1 Invloed van chipconsistentie

Voor hetzelfde type thermopile-sensor zijn de eigen output-eigenschappen vastgelegd. Hier verwijzen "eigenschappen" naar de consistente "trend" in hoe de spanningsoutput van de chip wordt beïnvloed door de omgeving en de temperatuur van het object. De verschillen tussen individuele thermopile-sensoren liggen in materialen en productieprocessen. Onder dezelfde externe omstandigheden zijn de absolute outputs van de sensoren niet volledig identiek, maar ze kunnen worden beschouwd als een constante meervoudige relatie met elkaar te hebben.

4.2 Invloed van gezichtsveld (FOV)

Omdat de thermopile-sensor zich in de chip bevindt, blijft er een venster op de chip over en wordt er een infraroodfilter gebruikt als lichtdoorlatend venster in samenwerking daarmee. Het gezichtsveld van de sensor is ongeveer gelijk aan de hoek die wordt gevormd door de kruising van de lijnen die het thermopile-lichaam op de dwarsdoorsnede van de chip verbinden met beide zijden van het lichtdoorlatende venster. Voor infrarood-thermopile-sensoren beïnvloeden objecten binnen het gezichtsveld van de chip die een temperatuurverschil hebben met het sensorlichaam de uiteindelijke uitvoer. Over het algemeen wordt bij de toepassing van infraroodthermometers de sensor samen met een metalen huls geïnstalleerd en worden er lenzen of lichtconcentrerende cups binnenin gebruikt om infraroodlicht op de sensor te convergeren. De functie van de metalen huls is om een ​​stabiele omgevingstemperatuur voor de sensor te bieden en samen te werken met het optische ontwerp om de thermometer een bepaald gezichtsveld te geven. Voor niet-draagbare apparaten met voldoende ruimte wordt aanbevolen om de onderkant en zijkanten van de sensor tijdens het ontwerpproces te aarden en een metalen lichtcup toe te voegen om de warmtecapaciteit van de sensor te vergroten, het gezichtsveld te verkleinen en de afstand van de temperatuurmeting te vergroten. Als het een draagbaar apparaat met beperkte ruimte is, kan de sensor 2 - 3 mm van de buitenbehuizing worden geplaatst, afhankelijk van de specifieke productvorm. Wanneer het gezichtsveld is bevredigd, kan de opening worden ontworpen in de vorm van een kom. Opgemerkt moet worden dat gewone lenzen voor zichtbaar licht over het algemeen geen ver-infraroodlicht doorlaten. De sensor zelf is afgedicht. Als een algeheel afgedicht ontwerp vereist is, kan dit worden afgedicht met schuim of door gebruik te maken van infrarooddoorlatende siliciumfilters (lenzen gemaakt van hetzelfde materiaal als die op de sensor, en de vierkante hebben lagere aanschafkosten). Als het nodig is om het gezichtsveld van de temperatuurmeetstructuur te wijzigen en metalen hulzen niet zijn toegestaan ​​in de structuur, moeten de temperaturen van niet-gemeten objecten binnen het gezichtsveld in overweging worden genomen. In sommige gevallen kunnen de gewenste temperatuurmeetresultaten worden verkregen door compensatie.

4.3 Invloed van de temperatuurmeetafstand

Omdat de intensiteit van infraroodstraling omgekeerd evenredig is aan de afstand tot het object, vereisen toepassingen van voorhoofdthermometers voor meetnauwkeurigheid over het algemeen metingen binnen een bepaalde afstand (3 - 5 cm). Vooral wanneer infraroodsensoren worden gebruikt voor het meten van de lichaamstemperatuur op korte afstand, heeft de afstandsfactor een grote impact op de sensoruitvoer, omdat de afstand tot de huid erg klein is. Daarom zijn speciale kalibratie en testen meestal vereist.

4.4 Invloed van temperatuurstabiliteit

Omdat de algemene temperatuurmeting en de meting van de uitgangsspanning van de sensor in stappen worden voltooid, duurt elke conversie lang en heeft de sensor een bepaalde responstijd. Als de omgevingstemperatuur tijdens het meetproces niet stabiel is, zijn de verkregen temperatuur en de uitgangsspanning daarom niet gesynchroniseerd, wat zal leiden tot verschillen tussen het meetresultaat en de werkelijke temperatuurwaarde. Daarom is de stabiliteit van de lichaamstemperatuur van de sensor ook bijzonder belangrijk. Als de structuur het toelaat, is het het beste om metalen componenten op of rond de sensor te gebruiken om de thermische stabiliteit te vergroten.

5. Ontwerpvoorzorgsmaatregelen

Bij het ontwerpen van toepassingen zijn de belangrijkste punten die begrepen moeten worden het materiaal van het meetobject (vloeistof, vast of menselijk lichaam), de meetafstand en het meettemperatuurbereik. Optimalisatie en ontwikkeling van algoritmen moeten worden uitgevoerd op basis van de toepassingsomgeving om de meetnauwkeurigheid te verbeteren. Het originele chipalgoritme garandeert alleen dat de sensor deze nauwkeurigheid heeft onder de omstandigheden van thermisch evenwicht en isotherme omstandigheden (er is geen temperatuurverschil op de sensorverpakking). Als er een temperatuurverschil is op de sensorverpakking, wordt de gemeten nauwkeurigheid beïnvloed. Situaties die temperatuurverschillen op de sensorverpakking kunnen veroorzaken, zijn bijvoorbeeld dat er warmere (of koudere) componenten aan de onderkant of zijkant van de sensor zitten, of dat de sensor zich erg dicht bij het gemeten object bevindt en het gemeten object de sensor lokaal verwarmt.