Główny personel techniczny Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. pochodzi z Tsinghua University i Yonsei University w Korei Południowej. Kierują rozwojem firmy dzięki nowym materiałom, nowym procesom i nowym produktom, a także opanowali wiodącą na świecie technologię urządzeń mocy z węglika krzemu trzeciej generacji stosunkowo wcześnie.

SLKOR jest przedsiębiorstwem high-tech integrującym projektowanie, rozwój, produkcję i sprzedaż podzespołów elektronicznych. Dostarcza niezawodne produkty i wspierające usługi techniczne dla klientów.SLKOR„Marka stopniowo stała się marką o międzynarodowej renomie i rozwija się wspólnie z ponad 10,000 XNUMX partnerów na całym świecie.

Aby zapewnić klientom pełną gamę produktów i odpowiadających im rozwiązań, SLKOR uruchomiła serię samouczków dotyczących projektowania i demonstracji płytek demonstracyjnych do bezkontaktowego pomiaru temperatury za pomocą cyfrowych czujników termoelektrycznych na podczerwień.

1.1 Imię: SLKOR Zastosowanie cyfrowego bezkontaktowego pomiaru temperatury za pomocą termopila na podczerwień.

1.2 Aplikacje:Inteligentne urządzenia noszone na ciele, smartfony, przemysłowy monitoring temperatury, bezdotykowy pomiar temperatury ludzkiego ciała, inteligentne wykrywanie i kontrola temperatury oraz inne urządzenia małych rozmiarów do pomiaru temperatury krótkiego zasięgu.

1.3 Funkcja układu scalonego:

SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx to montowany powierzchniowo cyfrowy podczerwony termopilowy układ scalony do bezkontaktowego pomiaru temperatury. Układ scalony składa się z NTC, termopilowego układu scalonego na podczerwień, obwodu kondycjonowania sygnału i przetwornika ADC o wysokiej rozdzielczości. Użytkownicy mogą bezpośrednio komunikować się z czujnikiem za pośrednictwem magistrali I2C w celu odczytu danych bez innych urządzeń peryferyjnych. Dane próbkowania odpowiadające NTC i termopilowemu układowi scalonemu są uzyskiwane z przetwornika ADC, a następnie MCU konwertuje surowe dane na wartość temperatury wymaganą przez użytkownika. Może być stosowany w środowisku temperaturowym od -40°C do 130°C, a zakres temperatury pomiaru jest szerszy, od -40°C do 530°C.

2. Typowy schemat zastosowania

2.1 Zasada działania obwodu:

Szpilki SLKOR Układ scalony SL-S-TRS-5.5Dx obejmuje zasilanie, magistralę I2C i jedno ustawienie adresu. Dopuszczalny zakres napięcia zasilania wynosi 2.5 - 5 V. Linie danych i zegara I2C są podciągnięte. Pin ADDR jest najmniej znaczącym bitem adresu I2C urządzenia. Jeśli nie ma potrzeby używania dwóch czujników, można go podłączyć bezpośrednio do GND lub VCC. Sam czujnik ma bardzo niskie zużycie energii. Wystarczający jest kondensator 0.1 uF między zasilaczem a masą. Jeśli czujnik znajduje się stosunkowo daleko od części zasilającej, można rozważyć dodatkowy kondensator 10 uF, aby zapewnić stabilność zasilania.

2.2 The SLKOR Układ SL-W-TRS-5.5Dx zapewnia protokół komunikacyjny I2C dla komunikacji szeregowej. Wybór protokołu komunikacyjnego opiera się na stanie CSB. Magistrala I2C używa SCL i SDA jako linii sygnałowych. Obie linie są zewnętrznie połączone z VDDIO przez rezystory podciągające, dzięki czemu pozostają na wysokim poziomie, gdy magistrala jest bezczynna. Adres układu I2C SL-S-TRS-5.5D1 pokazano w poniższej tabeli. Najmniej znaczący bit (LSB) 7-bitowego adresu urządzenia jest określany przez pin SDO. Jeśli SDO jest podłączone do VDDIO, 7-bitowy adres I2C to „1101101”. Jeśli SDO jest podłączone do GND, 7-bitowy adres I2C to „1101100” (jak pokazano na poniższym rysunku). 

Adres układu I2C

Charakterystyka linii magistrali I2C

Schemat czasowy I2C

Protokół komunikacyjny I2C

2.3 Gdy SCL jest na wysokim poziomie i jednocześnie SDA ma opadające zbocze, oznacza to początek komunikacji danych I2C. Urządzenie nadrzędne I2C wysyła sekwencyjnie adres urządzenia podrzędnego (7 bitów), a następnie bit sterujący kierunkiem R/W służy do wyboru operacji odczytu lub zapisu. Gdy urządzenie podrzędne rozpozna ten adres, generuje sygnał potwierdzenia i obniża stan SDA podczas dziewiątego cyklu SCL (ACK). Gdy SCL jest na poziomie wysokim, a SDA ma zbocze narastające, oznacza to koniec transmisji danych I2C. Dane przesyłane przez SDA muszą pozostać stabilne, gdy SCL jest w stanie wysokim. Tylko gdy SCL jest w stanie niskim, wartość przesyłana przez SDA może zostać zmieniona.

3.SMD - 6P, 4.7x3.8mm Opakowanie i wymiary

3.1 Definicja pinów

Czynniki wpływające na pomiar temperatury

4.1 Wpływ spójności chipów

W przypadku tego samego typu czujnika termopilowego jego własne charakterystyki wyjściowe są stałe. Tutaj „charakterystyki” odnoszą się do stałego „trendu” w tym, jak napięcie wyjściowe układu scalonego jest dotknięte przez otoczenie i temperaturę obiektu. Różnice między poszczególnymi czujnikami termopilowymi leżą w materiałach i procesach produkcyjnych. W tych samych warunkach zewnętrznych, bezwzględne wyjścia czujników nie są całkowicie identyczne, ale można uznać, że mają one stałą wielokrotną relację ze sobą.

4.2 Wpływ pola widzenia (FOV)

Ponieważ czujnik termopilowy znajduje się wewnątrz układu scalonego, na układzie scalonym pozostanie okno, a filtr podczerwieni będzie używany jako okno przepuszczające światło we współpracy z nim. Pole widzenia czujnika jest w przybliżeniu równe kątowi utworzonemu przez przecięcie linii łączących korpus termopilowy na przekroju układu scalonego i obie strony okna przepuszczającego światło. W przypadku czujników termopilowych podczerwieni obiekty w polu widzenia układu scalonego, które mają różnicę temperatur od korpusu czujnika, będą miały wpływ na końcowy wynik. Ogólnie rzecz biorąc, w zastosowaniu termometrów na podczerwień czujnik jest instalowany razem z metalową tuleją, a wewnątrz używane są soczewki lub kubki skupiające światło, aby skupiać światło podczerwone na czujniku. Funkcją metalowej tulei jest zapewnienie stabilnej temperatury otoczenia dla czujnika i współpraca z konstrukcją optyczną, aby termometr miał określone pole widzenia. W przypadku urządzeń nienoszonych z wystarczającą ilością miejsca zaleca się uziemienie spodu i boków czujnika podczas procesu projektowania oraz dodanie metalowej miseczki świetlnej w celu zwiększenia pojemności cieplnej czujnika, zmniejszenia pola widzenia i wydłużenia odległości pomiaru temperatury. Jeśli jest to urządzenie noszone z ograniczoną przestrzenią, czujnik można umieścić w odległości 2–3 mm od obudowy zewnętrznej zgodnie ze specyfiką produktu. Gdy pole widzenia jest spełnione, otwór można zaprojektować w kształcie misy. Należy zauważyć, że zwykłe soczewki światła widzialnego na ogół nie transmitują dalekiego światła podczerwonego. Sam czujnik jest uszczelniony. Jeśli wymagana jest ogólna uszczelniona konstrukcja, można ją uszczelnić pianką lub za pomocą silikonowych filtrów przepuszczających podczerwień (soczewki wykonane z tego samego materiału, co soczewki na czujniku, a kwadratowe mają niższy koszt zakupu). Jeśli konieczna jest zmiana pola widzenia struktury pomiaru temperatury, a metalowe tuleje nie są dozwolone w strukturze, należy wziąć pod uwagę temperatury obiektów niemierzonych w polu widzenia. W niektórych przypadkach pożądane wyniki pomiaru temperatury można uzyskać poprzez kompensację.

4.3 Wpływ odległości pomiaru temperatury

Ponieważ intensywność promieniowania podczerwonego jest odwrotnie proporcjonalna do odległości od obiektu, w celu zapewnienia dokładności pomiaru, zazwyczaj zastosowania termometrów czołowych wymagają pomiaru w określonej odległości (3–5 cm). Zwłaszcza gdy czujniki podczerwieni są używane do pomiaru temperatury ciała w bliskiej odległości, ponieważ odległość od skóry jest bardzo mała, współczynnik odległości ma duży wpływ na wynik czujnika. Dlatego zazwyczaj wymagana jest specjalna kalibracja i testowanie.

4.4 Wpływ stabilności temperatury

Ponieważ ogólny pomiar temperatury i pomiar napięcia wyjściowego czujnika są wykonywane etapami, każda konwersja zajmuje dużo czasu, a czujnik ma określony czas reakcji. Dlatego jeśli temperatura otoczenia nie jest stabilna podczas procesu pomiaru, uzyskana temperatura i napięcie wyjściowe nie są zsynchronizowane, co doprowadzi do różnic między wynikiem pomiaru a rzeczywistą wartością temperatury. Dlatego stabilność temperatury korpusu czujnika jest również szczególnie ważna. Jeśli konstrukcja na to pozwala, najlepiej jest użyć elementów metalowych na czujniku lub wokół niego, aby zwiększyć stabilność termiczną.

5. Środki ostrożności podczas projektowania

W projektowaniu aplikacji, kluczowe punkty, które należy zrozumieć, to materiał obiektu pomiarowego (ciecz, ciało stałe lub ciało ludzkie), odległość pomiaru i zakres temperatury pomiaru. Optymalizacja i rozwój algorytmu powinny być przeprowadzane zgodnie ze środowiskiem aplikacji w celu poprawy dokładności pomiaru. Oryginalny algorytm układu gwarantuje jedynie, że czujnik ma tę dokładność w warunkach równowagi termicznej i warunkach izotermicznych (nie ma różnicy temperatur na obudowie czujnika). Jeśli występuje różnica temperatur na obudowie czujnika, dokładność pomiaru zostanie naruszona. Sytuacje, które mogą powodować różnice temperatur na obudowie czujnika, obejmują na przykład cieplejsze (lub zimniejsze) komponenty na spodzie lub boku czujnika lub czujnik znajduje się bardzo blisko mierzonego obiektu, a mierzony obiekt będzie lokalnie podgrzewał czujnik.