SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx دیجیتال مادون قرمز ترموپیل راه حل تراشه

پرسنل فنی اصلی شنژن SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. از دانشگاه Tsinghua و دانشگاه Yonsei در کره جنوبی هستند. آنها توسعه شرکت را با مواد جدید، فرآیندهای جدید و محصولات جدید رهبری می کنند و نسبتاً زود بر فناوری دستگاه های نیمه هادی کاربید سیلیکون نیمه هادی پیشرو در سطح بین المللی تسلط یافته اند.

SLKOR یک شرکت با فناوری پیشرفته است که طراحی، توسعه، تولید و فروش قطعات الکترونیکی را ادغام می کند. محصولات قابل اعتماد و خدمات فنی پشتیبانی را برای مشتریان ارائه می دهد. "SLKORاین برند به تدریج به یک برند مشهور بین المللی تبدیل شده است و همراه با بیش از 10,000 شریک در سراسر جهان در حال رشد است.

در تلاش برای ارائه طیف کاملی از محصولات و راه حل های مربوطه به مشتریان، SLKOR اکنون مجموعه‌ای از آموزش‌های استفاده برای بردهای آزمایشی طراحی اپلیکیشن اندازه‌گیری دمای غیر تماسی دماسنج مادون قرمز دیجیتال راه‌اندازی کرده است.

1.1 نام: SLKOR نرم افزار اندازه گیری دمای غیر تماسی دماموبیل مادون قرمز دیجیتال.

1.2 برنامه: دستگاه‌های پوشیدنی هوشمند، تلفن‌های هوشمند، نظارت بر دمای صنعتی، اندازه‌گیری دمای سطح بدن انسان بدون تماس، سنجش و کنترل هوشمند دما و سایر دستگاه‌های با اندازه کوچک برای اندازه‌گیری دمای کوتاه برد.

1.3 عملکرد تراشه:

La SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx یک تراشه حرارتی دیجیتال مادون قرمز روی سطح برای کاربردهای اندازه گیری دما بدون تماس است. این تراشه از یک NTC، یک ترموپیل مادون قرمز، یک مدار تهویه سیگنال و یک ADC با وضوح بالا تشکیل شده است. کاربران می توانند مستقیماً از طریق گذرگاه I2C با سنسور ارتباط برقرار کنند تا داده ها را بدون سایر لوازم جانبی بخوانند. داده های نمونه گیری مربوط به NTC و ترموپیل از ADC به دست می آید و سپس MCU داده های خام را به مقدار دمای مورد نیاز کاربر تبدیل می کند. می توان آن را در یک محیط دمایی -40 درجه سانتیگراد تا 130 درجه سانتیگراد اعمال کرد و محدوده دمای اندازه گیری گسترده تر است، بین -40 درجه سانتیگراد تا 530 درجه سانتیگراد.

2. نمودار مدار کاربردی معمولی

2.1 اصل مدار:

پین های SLKOR تراشه SL-S-TRS-5.5Dx شامل منبع تغذیه، گذرگاه I2C و یک تنظیم آدرس است. محدوده مجاز ولتاژ تغذیه 2.5 - 5 ولت است. خطوط داده و ساعت I2C به بالا کشیده می شوند. پین ADDR کم اهمیت ترین بیت آدرس I2C دستگاه است. در صورت عدم نیاز به استفاده از دو سنسور، می توان آن را مستقیماً به GND یا VCC متصل کرد. خود سنسور مصرف برق بسیار کمی دارد. یک خازن 0.1uF بین منبع تغذیه و زمین کافی است. اگر سنسور نسبتاً دور از قسمت منبع تغذیه باشد، می توان یک خازن 10uF اضافی برای اطمینان از پایداری منبع تغذیه در نظر گرفت.

2.2 The SLKOR تراشه SL-W-TRS-5.5Dx پروتکل ارتباطی I2C را برای ارتباط سریال فراهم می کند. انتخاب پروتکل ارتباطی بر اساس وضعیت CSB است. گذرگاه I2C از SCL و SDA به عنوان خطوط سیگنال استفاده می کند. هر دو خط به صورت خارجی از طریق مقاومت های کششی به VDDIO متصل می شوند تا زمانی که باس بیکار است در سطح بالایی باقی بمانند. آدرس تراشه I2C SL-S-TRS-5.5D1 در جدول زیر نشان داده شده است. کمترین بیت (LSB) آدرس دستگاه 7 بیتی توسط پین SDO تعیین می شود. اگر SDO به VDDIO متصل باشد، آدرس I7C 2 بیتی "1101101" است. اگر SDO به GND متصل باشد، آدرس I7C 2 بیتی "1101100" است (همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است). 

آدرس تراشه I2C

مشخصات خط باس I2C

نمودار زمان‌بندی I2C

پروتکل ارتباطی I2C

۲.۳ هنگامی که SCL در سطح بالایی قرار دارد و SDA به طور همزمان لبه پایین رونده دارد، این نشان‌دهنده شروع ارتباط داده I2.3C است. دستگاه اصلی I2C آدرس دستگاه فرعی (۷ بیت) را به ترتیب ارسال می‌کند و سپس بیت کنترل جهت R/W برای انتخاب عملیات خواندن یا نوشتن استفاده می‌شود. هنگامی که دستگاه فرعی این آدرس را تشخیص می‌دهد، یک سیگنال تأیید تولید می‌کند و SDA را در طول نهمین چرخه SCL (ACK) به پایین می‌کشد. هنگامی که SCL در سطح بالا است و SDA دارای لبه بالارونده است، پایان ارتباط داده I7C را نشان می‌دهد. داده‌های منتقل شده روی SDA باید هنگام بالا بودن SCL پایدار بمانند. فقط زمانی که SCL پایین است، می‌توان مقدار منتقل شده روی SDA را تغییر داد.

3.SMD - 6P، 4.7x3.8mm بسته و ابعاد

3.1 تعریف پین

عوامل موثر بر اندازه گیری دما

4.1 تأثیر ثبات تراشه

برای همان نوع سنسور ترموپایل، مشخصات خروجی خودش ثابت است. در اینجا، "ویژگی ها" به "روند" ثابت در نحوه تاثیرگذاری ولتاژ خروجی تراشه توسط محیط و دمای جسم اشاره دارد. تفاوت بین سنسورهای حرارتی منفرد در مواد و فرآیندهای تولید نهفته است. در شرایط خارجی یکسان، خروجی های مطلق سنسورها کاملاً یکسان نیستند، اما می توان آنها را دارای یک رابطه چندگانه ثابت با یکدیگر در نظر گرفت.

4.2 تأثیر میدان دید (FOV)

از آنجایی که سنسور ترموپایل در داخل تراشه قرار دارد، یک پنجره روی تراشه باقی خواهد ماند و یک فیلتر مادون قرمز به عنوان پنجره انتقال نور با همکاری آن استفاده می شود. میدان دید سنسور تقریباً برابر با زاویه ای است که از تقاطع خطوط اتصال بدنه ترموپیل بر روی سطح مقطع تراشه و دو طرف پنجره انتقال نور ایجاد می شود. برای سنسورهای حرارتی مادون قرمز، اشیایی در میدان دید تراشه که اختلاف دما با بدنه حسگر دارند، بر خروجی نهایی تأثیر می‌گذارند. به طور کلی، در استفاده از دماسنج های مادون قرمز، سنسور همراه با یک آستین فلزی نصب می شود و از لنزها یا فنجان های متمرکز کننده نور برای همگرا کردن نور مادون قرمز به سنسور استفاده می شود. عملکرد آستین فلزی فراهم کردن دمای محیطی پایدار برای سنسور و همکاری با طراحی نوری است تا دماسنج میدان دید مشخصی داشته باشد. برای دستگاه‌های غیر پوشیدنی با فضای کافی، توصیه می‌شود در طول فرآیند طراحی، پایین و کناره‌های سنسور را زمین کرده و یک فنجان نور فلزی اضافه کنید تا ظرفیت گرمایی سنسور، کاهش میدان دید و افزایش دما افزایش یابد. فاصله اندازه گیری اگر این یک دستگاه پوشیدنی با فضای محدود است، حسگر را می توان با توجه به فرم محصول خاص، 2 تا 3 میلی متر دورتر از پوشش بیرونی قرار داد. هنگامی که میدان دید برآورده شود، می توان دهانه را به شکل حوضچه طراحی کرد. لازم به ذکر است که لنزهای معمولی نور مرئی عموماً نور مادون قرمز دور را منتقل نمی کنند. خود سنسور مهر و موم شده است. در صورت نیاز به طراحی کامل مهر و موم شده، می توان آن را با فوم یا با استفاده از فیلترهای سیلیکونی انتقال دهنده مادون قرمز (لنزهای ساخته شده از همان مواد روی سنسور و لنزهای مربعی هزینه خرید کمتری دارند) آب بندی کرد. اگر نیاز به تغییر میدان دید سازه اندازه‌گیری دما باشد و آستین‌های فلزی در سازه مجاز نباشد، باید دمای اجسام اندازه‌گیری نشده در میدان دید در نظر گرفته شود. در برخی موارد، نتایج اندازه گیری دمای مورد نظر را می توان از طریق جبران به دست آورد.

4.3 تأثیر فاصله اندازه گیری دما

از آنجایی که شدت تابش مادون قرمز با فاصله از جسم نسبت معکوس دارد، برای دقت اندازه گیری، به طور کلی، کاربرد دماسنج های پیشانی نیاز به اندازه گیری در فاصله معینی (3 تا 5 سانتی متر) دارد. به خصوص هنگامی که از سنسورهای مادون قرمز برای اندازه گیری دمای بدن در برد نزدیک استفاده می شود، زیرا فاصله از پوست بسیار نزدیک است، فاکتور فاصله تأثیر زیادی بر خروجی سنسور دارد. بنابراین معمولاً کالیبراسیون و آزمایش خاصی لازم است.

4.4 تأثیر پایداری دما

از آنجایی که اندازه گیری دمای عمومی و اندازه گیری ولتاژ خروجی سنسور به صورت مرحله ای انجام می شود، هر تبدیل زمان زیادی می برد و سنسور زمان پاسخگویی مشخصی دارد. بنابراین، اگر دمای محیط در طول فرآیند اندازه‌گیری پایدار نباشد، دمای به‌دست‌آمده و ولتاژ خروجی هماهنگ نمی‌شوند که منجر به اختلاف بین نتیجه اندازه‌گیری و مقدار دمای واقعی می‌شود. بنابراین، ثبات دمای بدن سنسور نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اگر ساختار اجازه می دهد، بهتر است از اجزای فلزی روی سنسور یا اطراف آن برای افزایش پایداری حرارتی استفاده کنید.

5. اقدامات احتیاطی در طراحی

در طراحی برنامه، نکات کلیدی که باید درک شوند عبارتند از مواد جسم اندازه گیری (مایع، جامد یا بدن انسان)، فاصله اندازه گیری و محدوده دمای اندازه گیری. بهینه سازی و توسعه الگوریتم باید با توجه به محیط برنامه انجام شود تا دقت اندازه گیری بهبود یابد. الگوریتم تراشه اصلی فقط تضمین می کند که سنسور در شرایط تعادل حرارتی و شرایط همدما این دقت را داشته باشد (در بسته سنسور اختلاف دما وجود ندارد). در صورت وجود اختلاف دما در بسته سنسور، دقت اندازه گیری شده تحت تأثیر قرار می گیرد. موقعیت هایی که می توانند باعث اختلاف دما در بسته سنسور شوند عبارتند از، به عنوان مثال، اجزای داغتر (یا سردتر) در پایین یا کنار سنسور وجود دارد، یا سنسور بسیار نزدیک به جسم اندازه گیری شده است و جسم اندازه گیری شده به صورت موضعی گرم می شود. سنسور