SLKOR Solution de puce thermopile infrarouge numérique SL-S-TRS-5.5Dx

Le personnel technique de base de Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. est une société de l'Université Tsinghua et de l'Université Yonsei en Corée du Sud. Elle est à la tête du développement de l'entreprise avec de nouveaux matériaux, de nouveaux procédés et de nouveaux produits, et maîtrise relativement tôt la technologie des dispositifs de puissance en carbure de silicium à semi-conducteurs de troisième génération, leader international.

SLKOR est une entreprise de haute technologie intégrant la conception, le développement, la production et la vente de composants électroniques. Elle fournit des produits fiables et des services techniques d'assistance aux clients. Le "SLKOR" La marque s'est progressivement développée pour devenir une marque de renommée internationale et se développe avec plus de 10,000 XNUMX partenaires à travers le monde.

Dans le but de fournir aux clients une gamme complète de produits et de solutions correspondantes, SLKOR a maintenant lancé une série de tutoriels d'utilisation pour les cartes de démonstration de conception d'applications de mesure de température sans contact par thermopile infrarouge numérique.

1.1 Nom: SLKOR Application de mesure de température sans contact par thermopile infrarouge numérique.

Applications 1.2:Appareils portables intelligents, téléphones intelligents, surveillance de la température industrielle, mesure de la température du corps humain sans contact, détection et contrôle intelligents de la température et autres appareils de petite taille pour la mesure de la température à courte portée.

1.3 Fonction de la puce :

Le SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx est une puce thermopile infrarouge numérique montée en surface pour les applications de mesure de température sans contact. La puce se compose d'un NTC, d'une thermopile infrarouge, d'un circuit de conditionnement de signal et d'un ADC haute résolution. Les utilisateurs peuvent communiquer directement avec le capteur via le bus I2C pour lire les données sans autres périphériques. Les données d'échantillonnage correspondant au NTC et à la thermopile sont obtenues à partir de l'ADC, puis le MCU convertit les données brutes en valeur de température requise par l'utilisateur. Il peut être appliqué dans un environnement de température de -40°C à 130°C, et la plage de température de mesure est plus large, entre -40°C et 530°C.

2. Schéma de circuit d'application typique

2.1 Principe du circuit :

Les broches de la SLKOR La puce SL-S-TRS-5.5Dx comprend une alimentation, un bus I2C et un réglage d'adresse. La plage autorisée de la tension d'alimentation est de 2.5 à 5 V. Les lignes de données et d'horloge de l'I2C sont tirées vers le haut. La broche ADDR est le bit le moins significatif de l'adresse I2C de l'appareil. S'il n'est pas nécessaire d'utiliser deux capteurs, elle peut être directement connectée à GND ou VCC. Le capteur lui-même a une très faible consommation d'énergie. Un condensateur de 0.1 uF entre l'alimentation et la terre est suffisant. Si le capteur est relativement éloigné de la partie alimentation, un condensateur supplémentaire de 10 uF peut être envisagé pour assurer la stabilité de l'alimentation.

Le 2.2 SLKOR La puce SL-W-TRS-5.5Dx fournit le protocole de communication I2C pour la communication série. Le choix du protocole de communication est basé sur l'état CSB. Le bus I2C utilise SCL et SDA comme lignes de signal. Les deux lignes sont connectées en externe à VDDIO via des résistances de rappel afin qu'elles restent à un niveau élevé lorsque le bus est inactif. L'adresse de la puce I2C du SL-S-TRS-5.5D1 est indiquée dans le tableau suivant. Le bit le moins significatif (LSB) de l'adresse du périphérique à 7 bits est déterminé par la broche SDO. Si SDO est connecté à VDDIO, l'adresse I7C à 2 bits est « 1101101 ». Si SDO est connecté à GND, l'adresse I7C à 2 bits est « 1101100 » (comme indiqué dans la figure ci-dessous). 

Adresse de la puce I2C

Caractéristiques de la ligne de bus I2C

Diagramme de synchronisation I2C

Protocole de communication I2C

2.3 Lorsque le SCL est à un niveau élevé et que le SDA a un front descendant simultanément, cela marque le début de la communication de données I2C. Le périphérique maître I2C envoie l'adresse du périphérique esclave (7 bits) en séquence, puis le bit de contrôle de direction R/W permet de sélectionner l'opération de lecture ou d'écriture. Lorsque le périphérique esclave reconnaît cette adresse, il génère un signal d'acquittement et met le SDA à l'état bas lors du neuvième cycle SCL (ACK). Lorsque le SCL est à l'état haut et que le SDA présente un front montant, cela marque la fin de la communication de données I2C. Les données transmises sur le SDA doivent rester stables lorsque le SCL est à l'état haut. Ce n'est que lorsque le SCL est à l'état bas que la valeur transmise sur le SDA peut être modifiée.

3.SMD - 6P, 4.7 x 3.8 mm Emballage et dimensions

3.1 Définition de la broche

Facteurs affectant la mesure de la température

4.1 Influence de la consistance des copeaux

Pour un même type de capteur thermopile, les caractéristiques de sortie sont fixes. Ici, les « caractéristiques » font référence à la « tendance » constante dans laquelle la tension de sortie de la puce est affectée par l'environnement et la température de l'objet. Les différences entre les différents capteurs thermopiles résident dans les matériaux et les processus de production. Dans les mêmes conditions extérieures, les sorties absolues des capteurs ne sont pas complètement identiques, mais on peut considérer qu'elles ont une relation multiple constante entre elles.

4.2 Influence du champ de vision (FOV)

Étant donné que le capteur thermopile est situé à l'intérieur de la puce, il y aura une fenêtre sur la puce et un filtre infrarouge est utilisé comme fenêtre de transmission de lumière en coopération avec elle. Le champ de vision du capteur est approximativement égal à l'angle formé par l'intersection des lignes reliant le corps de la thermopile sur la section transversale de la puce et les deux côtés de la fenêtre de transmission de lumière. Pour les capteurs thermopiles infrarouges, les objets dans le champ de vision de la puce qui ont une différence de température par rapport au corps du capteur affecteront la sortie finale. En général, dans l'application des thermomètres infrarouges, le capteur est installé avec un manchon métallique et des lentilles ou des coupelles de concentration de lumière sont utilisées à l'intérieur pour faire converger la lumière infrarouge sur le capteur. La fonction du manchon métallique est de fournir une température environnementale stable pour le capteur et de coopérer avec la conception optique pour que le thermomètre ait un champ de vision spécifié. Pour les appareils non portables disposant d'un espace suffisant, il est recommandé de mettre à la terre le bas et les côtés du capteur pendant le processus de conception et d'ajouter une coupelle lumineuse en métal pour augmenter la capacité thermique du capteur, réduire le champ de vision et étendre la distance de mesure de la température. S'il s'agit d'un appareil portable à espace restreint, le capteur peut être disposé à 2 à 3 mm du boîtier extérieur en fonction de la forme spécifique du produit. Lorsque le champ de vision est satisfait, l'ouverture peut être conçue en forme de cuvette. Il convient de noter que les lentilles de lumière visible ordinaires ne transmettent généralement pas la lumière infrarouge lointaine. Le capteur lui-même est scellé. Si une conception globalement étanche est requise, elle peut être scellée avec de la mousse ou en utilisant des filtres en silicone transmettant les infrarouges (les lentilles sont constituées du même matériau que celles du capteur et les lentilles carrées ont un coût d'achat inférieur). S'il est nécessaire de modifier le champ de vision de la structure de mesure de la température et que les manchons métalliques ne sont pas autorisés dans la structure, les températures des objets non mesurés dans le champ de vision doivent être prises en considération. Dans certains cas, les résultats de mesure de température souhaités peuvent être obtenus par compensation.

4.3 Influence de la distance de mesure de la température

L'intensité du rayonnement infrarouge étant inversement proportionnelle à la distance par rapport à l'objet, pour garantir la précision de la mesure, les applications de thermomètres frontaux nécessitent généralement une mesure à une certaine distance (3 à 5 cm). En particulier lorsque des capteurs infrarouges sont utilisés pour mesurer la température corporelle à courte distance, comme la distance par rapport à la peau est très proche, le facteur de distance a un impact important sur la sortie du capteur. Par conséquent, un étalonnage et des tests spéciaux sont généralement nécessaires.

4.4 Influence de la stabilité de la température

Étant donné que la mesure générale de la température et la mesure de la tension de sortie du capteur sont effectuées par étapes, chaque conversion prend beaucoup de temps et le capteur a un certain temps de réponse. Par conséquent, si la température ambiante n'est pas stable pendant le processus de mesure, la température obtenue et la tension de sortie ne sont pas synchronisées, ce qui entraînera des différences entre le résultat de la mesure et la valeur de température réelle. Par conséquent, la stabilité de la température du corps du capteur est également particulièrement importante. Si la structure le permet, il est préférable d'utiliser des composants métalliques sur ou autour du capteur pour augmenter la stabilité thermique.

5. Précautions de conception

Lors de la conception d'une application, les points clés à comprendre sont le matériau de l'objet de mesure (liquide, solide ou corps humain), la distance de mesure et la plage de température de mesure. L'optimisation et le développement de l'algorithme doivent être effectués en fonction de l'environnement d'application pour améliorer la précision de mesure. L'algorithme de la puce d'origine garantit uniquement que le capteur a cette précision dans les conditions d'équilibre thermique et d'isotherme (il n'y a pas de différence de température sur le boîtier du capteur). S'il y a une différence de température sur le boîtier du capteur, la précision mesurée sera affectée. Les situations qui peuvent provoquer des différences de température sur le boîtier du capteur incluent, par exemple, la présence de composants plus chauds (ou plus froids) sur le fond ou le côté du capteur, ou le capteur est très proche de l'objet mesuré, et l'objet mesuré chauffera localement le capteur.