SLKOR Giải pháp ứng dụng chip nhiệt điện hồng ngoại kỹ thuật số SL-W-TRS-5.5Dx

Để giúp khách hàng tận dụng tối đa SLKORsản phẩm của công ty, gần đây công ty đã giới thiệu chip nhiệt điện hồng ngoại kỹ thuật số SL-W-TRS-5.5Dx và các giải pháp ứng dụng liên quan, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật toàn diện. Đội ngũ kỹ thuật tại Thâm Quyến SLKOR Công ty TNHH Micro Semicon đến từ Đại học Thanh Hoa và Đại học Yonsei tại Hàn Quốc, dẫn đầu công ty với các vật liệu, quy trình và sản phẩm mới. Họ đã sớm làm chủ công nghệ thiết bị điện silicon carbide thế hệ thứ ba tiên tiến trên thế giới. SLKOR là một doanh nghiệp công nghệ cao tích hợp thiết kế, phát triển, sản xuất và bán sản phẩm điện tử, cung cấp các sản phẩm và dịch vụ kỹ thuật đáng tin cậy cho khách hàng. Với sự phát triển nhanh chóng, công ty đang giới thiệu nhiều sản phẩm mới hơn để phục vụ khách hàng và đóng góp tích cực cho ngành công nghiệp bán dẫn, phấn đấu trở thành "người dẫn đầu về bán dẫn".

Tôn Cao Phi (trái), Trương Tuấn Quân (ở giữa) và Giáo sư Lý Kiến Hùng từ Đại học Thanh Hoa

SLKORGiám đốc Tiếp thị của Sun Gaofei đã giới thiệu rằng "SLKOR"Nhiệt điện hồng ngoại kỹ thuật số của thương hiệu này được thiết kế cho các ứng dụng đo nhiệt độ không tiếp xúc trong các lĩnh vực như thiết bị y tế, thiết bị đeo thông minh, thiết bị gia dụng thông minh, giám sát nhiệt độ công nghiệp, đo nhiệt độ cơ thể không tiếp xúc, nhiệt kế đo trán, thẻ sinh viên và thiết bị cảnh báo điện tử.

Chip SL-W-TRS-5.5Dx có một nhiệt điện hồng ngoại kỹ thuật số gắn trực tiếp được thiết kế để đo nhiệt độ không tiếp xúc. Nó bao gồm một cảm biến nhiệt điện tích hợp và chip xử lý chuyên dụng, cho phép giao tiếp và đọc dữ liệu qua bus I2C mà không cần các thành phần bên ngoài bổ sung. Chip đi kèm với các tùy chọn ống kim loại tiêu chuẩn 5mm và 8mm và có thể hoạt động trong môi trường nhiệt độ từ -40°C đến 130°C. Nó đo nhiệt độ của chất lỏng, vật thể (nhiệt độ bề mặt) và nhiệt độ cơ thể, với phạm vi đo từ -40°C đến 530°C.

Các mẫu máy thuộc dòng SL-W-TRS-5.5Dx bao gồm:

SL-W-TRS-5.5D1 — Cảm biến trần, gói TO-46, trường nhìn (FOV) = 90°

SL-W-TRS-5.5D2 — Gói TO-46 với ống kim loại cao 5mm, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D3 — Gói TO-46 với ống kim loại cao 8mm, FOV = 60°

SL-W-TRS-5.5D4 — Gói TO-46 với ống kim loại tùy chỉnh 5mm, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D5 — Gói TO-46 với ống kim loại tùy chỉnh 5mm, FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D6 — Gói TO-46 với ống kim loại tùy chỉnh 3.5mm, FOV = 75°


2. Tsơ đồ mạch ứng dụng điển hình

2.1 Nguyên lý mạch của SL-W-TRS-5.5Dx

Thiết bị SL-W-TRS-5.5Dx có bốn chân, bao gồm kết nối nguồn và bus I2C, với phạm vi điện áp cung cấp cho phép từ 2.3 đến 3.6V. Bản thân cảm biến có mức tiêu thụ điện năng thấp và tụ điện 0.1uF là đủ giữa nguồn điện và đất. Nếu cảm biến nằm xa nguồn điện, có thể thêm tụ điện 10uF để đảm bảo nguồn điện ổn định và giảm nhiễu.

2.2 Thiết bị SL-W-TRS-5.5Dx hỗ trợ giao thức truyền thông I2C cho truyền thông nối tiếp. Lựa chọn giao thức truyền thông dựa trên trạng thái của chân CSB. Bus I2C sử dụng SCL và SDA làm đường tín hiệu, cả hai đều được kết nối với VDDIO thông qua điện trở kéo lên để duy trì mức cao khi bus nhàn rỗi. Địa chỉ thiết bị I2C của thiết bị kỹ thuật số có thể được cấu hình thông qua Chip_Address trong thanh ghi 0x92, với địa chỉ 7 bit chung là 0x7F cho giao tiếp I2C (như thể hiện trong hình bên dưới).

Địa chỉ chung của thiết bị I 2C

I 2C Đặc điểm đường truyền bus của các đường SDA và SCL trong bus I2C

Biểu đồ thời gian I 2C

Giao thức truyền thông I2C

2.3 Khi SCL ở mức cao và SDA chuyển từ mức cao xuống mức thấp, điều này báo hiệu sự bắt đầu của quá trình truyền dữ liệu I2C. Thiết bị chính I2C tuần tự gửi địa chỉ 7 bit của thiết bị phụ, theo sau là bit điều khiển R/W để chọn các hoạt động đọc/ghi. Khi nhận ra địa chỉ, thiết bị phụ tạo ra tín hiệu xác nhận bằng cách kéo SDA xuống mức thấp trong chu kỳ SCL (ACK) thứ chín. Khi SCL ở mức cao và SDA chuyển từ mức thấp sang mức cao, nó đánh dấu sự kết thúc của giao tiếp dữ liệu I2C. Dữ liệu trên SDA phải ổn định trong khi SCL ở mức cao và chỉ có thể thay đổi khi SCL ở mức thấp.

3.Gói ống kim loại TO-46 và kích thước

3.1 Định nghĩa chân

3.2 Yêu cầu thiết kế kết cấu

Đối với các mẫu có cốc quang bằng kim loại, nếu được phép về mặt cấu trúc, ống kính cảm biến có thể mở rộng ra ngoài bề mặt trên cùng của vỏ thiết bị. Nếu có những hạn chế về mặt thẩm mỹ yêu cầu thành phần phải lõm vào, thiết kế phải đảm bảo rằng cấu trúc không cản trở trường nhìn của thiết bị.

Đối với các sản phẩm yêu cầu sử dụng chip cảm biến TO46 trần do nhu cầu cụ thể, trường nhìn (FOV) vốn có của cảm biến là khoảng 90 độ. Vì cảm biến nhiệt điện hồng ngoại rất nhạy cảm với ánh sáng và nhiệt, nên nhiệt độ môi trường ổn định sẽ giảm thiểu nhiễu ánh sáng đi lạc, mang lại kết quả đo chính xác hơn. Nhìn chung, không khuyến khích đo trực tiếp bằng cảm biến; cần tích hợp cấu trúc cho các ứng dụng sản phẩm. Bản thân cảm biến đi kèm với bộ lọc quang silicon, giúp làm suy yếu tín hiệu hồng ngoại và có thể dẫn đến kết quả đo thấp hơn. Không nên thêm bộ lọc bổ sung trừ khi thực sự cần thiết.

4.1 Yêu cầu thiết kế nhiệt

Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của phép đo, vì vậy điều quan trọng là phải giữ cảm biến trong môi trường ổn định để tránh nhiễu từ các nguồn nhiệt. Do đó, nó phải được đặt cách xa các thành phần tỏa nhiệt cao. Trên PCB, nên thiết kế các khe xung quanh cảm biến, đặt nó ở một khu vực biệt lập.

4.2 Khoảng cách đo

Đặc tính đầu ra của cảm biến bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi khoảng cách khi đo ở phạm vi gần (thường trong phạm vi 20mm của ống kính cảm biến). Do đó, để đo nhiệt độ cơ thể người, nên sử dụng khoảng cách khuyến nghị là khoảng 2-5 cm. Để đo các vật thể khác, có thể kéo dài khoảng cách miễn là đáp ứng được yêu cầu về trường nhìn.

5. Thiết kế chương trình

5.1 Chế độ căn bản: Ở chế độ này, cấu hình I2C được thực hiện thông qua cài đặt thanh ghi, cho phép đọc dữ liệu I2C trực tiếp.

5.2 Chế độ ngủ:

Ở chế độ ngủ, đường SDA được sử dụng lại làm đầu ra INT và I2C bị vô hiệu hóa trong khi SCL vẫn ở mức cao. Chỉ kênh cảm biến được so sánh, không phải đầu ra cảm biến nhiệt độ bên trong. Ở chế độ I2C IDLE, đặt sleep_en = 1 và mode_en = 1 để vào chế độ ngủ, kéo dài từ 100 ms đến 25.6 giây (8 bit). Khi thức dậy, một chuyển đổi được thực hiện để có được đầu ra hiệu chuẩn ADC. Các kiểm tra kết hợp kênh được thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu thô ADC đã hiệu chuẩn so với ngưỡng để kích hoạt ngắt nếu các điều kiện được đáp ứng. Có thể cấu hình các thanh ghi để kích hoạt ngắt khi các giá trị vượt quá hoặc giảm xuống dưới ngưỡng đã đặt. Sau khi so sánh, thiết bị trở lại chế độ ngủ. Theo mặc định, SDA vẫn ở mức cao; khi xảy ra ngắt, nó được kéo xuống thấp và trở lại mức cao sau 50 ms. Tín hiệu ngắt này có thể đánh thức MCU. Khi MCU phát hiện tín hiệu INT, nó sẽ kéo SCL xuống thấp trong hơn 10 ms, trở lại chế độ I2C IDLE với sleep_en = 0.

6. Cân nhắc thiết kế

Trong thiết kế ứng dụng, điều cần thiết là phải hiểu các đặc điểm của đối tượng đo lường (chất lỏng, chất rắn hoặc cơ thể người), khoảng cách đo lường và phạm vi nhiệt độ. Dựa trên môi trường ứng dụng, tối ưu hóa thuật toán là rất quan trọng để nâng cao độ chính xác của phép đo.

Các thuật toán chip gốc được thiết kế để đảm bảo độ chính xác được chỉ định chỉ trong điều kiện cân bằng nhiệt và đẳng nhiệt (khi không có sự chênh lệch nhiệt độ trên toàn bộ gói cảm biến). Bất kỳ độ dốc nhiệt độ nào trong gói cảm biến đều có thể ảnh hưởng xấu đến độ chính xác của phép đo. Các tình huống có thể gây ra sự chênh lệch nhiệt độ bao gồm các thành phần sinh nhiệt nằm ở hoặc gần đáy hoặc hai bên của cảm biến hoặc khi cảm biến được đặt rất gần vật thể đang được đo, điều này có thể dẫn đến cảm biến bị nóng cục bộ.

Nếu bạn có thắc mắc hoặc yêu cầu liên quan đến các sản phẩm và giải pháp ứng dụng từ SLKOR, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi ở đây để cung cấp hỗ trợ và trợ giúp tận tình!