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深圳核心技术人员 SLKOR 美高梅半导体有限公司来自清华大学和韩国延世大学,以新材料、新工艺、新产品引领公司发展,并较早掌握了国际领先的第三代半导体碳化硅功率器件技术。
SLKOR 是一家集电子元器件设计、开发、生产、销售为一体的高新技术企业,为客户提供可靠的产品和配套的技术服务。SLKOR”品牌已逐步发展成为国际知名品牌,并与全球10,000多家合作伙伴共同成长。
为了向客户提供全系列的产品和相应的解决方案, SLKOR 现已推出数字红外热电堆非接触测温应用设计演示板系列使用教程。
1.1名: SLKOR 数字红外热电堆非接触式温度测量应用。
1.2应用:智能穿戴设备、智能手机、工业温度监控、非接触表面人体测温、智能温度传感与控制等小尺寸设备的近距离测温。
1.3芯片功能:
此 SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx 是一款用于非接触测温应用的表贴数字红外热电堆芯片。芯片由NTC、红外热电堆、信号调理电路和高分辨率ADC组成。用户无需其他外设,即可通过I2C总线直接与传感器通信读取数据。从ADC获得NTC和热电堆对应的采样数据,然后MCU将原始数据转换为用户所需的温度值。可应用于-40°C至130°C的温度环境中,测量温度范围更广,在-40°C至530°C之间。
2. 典型应用电路图
2.1电路原理:
的引脚 SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx芯片包含电源、I2C总线和一个地址设置。电源电压的允许范围是2.5 - 5V。I2C的数据线和时钟线都是上拉的。ADDR引脚是设备I2C地址的最低有效位。如果不需要使用两个传感器,可以直接连接到GND或VCC。传感器本身功耗很低。电源和地之间接一个0.1uF的电容就足够了。如果传感器离电源部分比较远,可以考虑再加一个10uF的电容,以保证电源的稳定性。
该2.2 SLKOR SL-W-TRS-5.5Dx芯片提供I2C通信协议,用于串行通信。 通信协议的选择以CSB状态为依据。I2C总线采用SCL和SDA作为信号线,两条线都通过上拉电阻外接在VDDIO上,这样当总线空闲时,它们都保持在高电平。SL-S-TRS-2D5.5的I1C芯片地址如下表所示。7位设备地址的最低有效位(LSB)由SDO引脚决定。如果SDO连接到VDDIO,则7位I2C地址为“1101101”。如果SDO连接到GND,则7位I2C地址为“1101100”(如下图所示)。
I2C芯片地址
I2C 总线特性
I2C时序图
I2C通讯协议
2.3 当SCL为高电平,SDA同时出现下降沿时,标志着I2C数据通讯的开始。 I2C 主设备依次发送从设备的地址(7 位),然后通过方向控制位 R/W 选择读取或写入操作。当从设备识别到此地址后,会产生一个应答信号,并在第九个 SCL(ACK)周期内将 SDA 拉低。当 SCL 为高电平且 SDA 出现上升沿时,标志着 I2C 数据通信的结束。SDA 上传输的数据在 SCL 为高电平时必须保持稳定。只有当 SCL 为低电平时,SDA 上传输的值才能改变。
3.SMD - 6P、4.7x3.8mm 封装和尺寸
3.1 引脚定义
影响温度测量的因素
4.1 切屑一致性的影响
对于同一种热电堆传感器来说,其自身的输出特性是固定的。这里的“特性”是指芯片的电压输出受环境和物体温度影响的一致“趋势”。单个热电堆传感器之间的差异在于材料和生产工艺。在相同的外界条件下,传感器的绝对输出并不完全相同,但可以认为彼此之间存在恒定的倍数关系。
4.2 视场(FOV)的影响
由于热电堆传感器位于芯片内部,因此芯片上会留有窗口,与之配合的是红外滤光片作为透光窗口。传感器的视场角约等于芯片横截面上热电堆本体的连线与透光窗口两侧的交点所形成的夹角。对于红外热电堆传感器而言,芯片视场范围内与传感器本体存在温差的物体会影响最终的输出。一般在红外测温仪的应用中,传感器会与金属套管一起安装,内部采用透镜或者聚光杯将红外光汇聚到传感器上。金属套管的作用是给传感器提供稳定的环境温度,配合光学设计使测温仪具有指定的视场角。对于空间充足的非穿戴式设备,建议在设计过程中将传感器底部及侧面接地,并增加金属灯杯,以增加传感器热容量,减小视场,延长测温距离。如果是空间受限的穿戴式设备,可根据具体产品形态,将传感器布置在距离外壳2-3mm处,在满足视场的情况下,开口可设计成盆状。需要注意的是,普通可见光镜片一般不透远红外光。传感器本身是密封的,如果需要整体密封设计,可以用泡棉密封,也可以使用透红外的硅滤光片(镜片材质与传感器相同,方形的采购成本更低)。如果需要改变测温结构的视场,且结构内不允许有金属套管,则需要考虑视场范围内非测量物体的温度,某些情况下可以通过补偿得到想要的测温结果。
4.3 测温距离的影响
由于红外辐射强度与物体距离成反比,为了保证测量精度,一般额温枪的应用都会要求在一定距离内(3-5cm)进行测量。尤其当红外传感器用于近距离体温测量时,由于距离皮肤很近,距离因素对传感器输出的影响很大。因此通常需要进行专门的校准和测试。
4.4 温度稳定性的影响
由于一般温度测量和传感器输出电压的测量都是分步完成的,每次转换都需要较长的时间,而传感器又有一定的响应时间。因此,如果测量过程中环境温度不稳定,则得到的温度与输出电压不同步,将导致测量结果与实际温度值产生差异。因此,传感器本体温度的稳定性也尤为重要。如果结构允许,最好在传感器上或周围采用金属元件,以增加热稳定性。
5. 设计注意事项
在应用设计中,需要了解的重点有测量物体的材质(液体、固体或人体)、测量距离、测量温度范围等,并根据应用环境进行算法优化开发,提高测量精度。原有芯片算法只保证传感器在热平衡等温条件下(传感器封装上没有温差)有此精度,如果传感器封装上存在温差,测量精度会受到影响。可能造成传感器封装上存在温差的情况包括,例如传感器底部或侧面有较热(或较冷)的元件,或者传感器离被测物体很近,被测物体会使传感器局部发热等。




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