SLKOR פתרון שבב תרמופיל אינפרא אדום דיגיטלי SL-S-TRS-5.5Dx

הצוות הטכני הליבה של שנזן SLKOR Micro Semicon Co., Ltd הם מאוניברסיטת Tsinghua ואוניברסיטת Yonsei בדרום קוריאה. הם מובילים את הפיתוח של החברה עם חומרים חדשים, תהליכים חדשים ומוצרים חדשים, ושלטו בטכנולוגיית מכשירי כוח סיליקון קרביד מוליכים למחצה מובילים בינלאומיים מהדור השלישי בעולם מוקדם יחסית.

SLKOR הוא מיזם היי-טק המשלב עיצוב, פיתוח, ייצור ומכירה של רכיבים אלקטרוניים. היא מספקת מוצרים אמינים ושירותים טכניים תומכים ללקוחות. ה"SLKOR" המותג התפתח בהדרגה למותג בעל שם בינלאומי והוא צומח יחד עם יותר מ-10,000 שותפים ברחבי העולם.

במאמץ לספק ללקוחות מגוון שלם של מוצרים ופתרונות תואמים, SLKOR השיקה כעת סדרה של מדריכי שימוש עבור לוחות הדגמה לעיצוב יישומי עיצוב תרמופילי אינפרא אדום דיגיטליים ללא מגע למדידת טמפרטורה.

1.1 שם: SLKOR יישום מדידת טמפרטורה דיגיטלית אינפרא אדום תרמי ללא מגע.

1.2 יישומים: מכשירים לבישים חכמים, טלפונים חכמים, ניטור טמפרטורה תעשייתי, מדידת טמפרטורת גוף האדם משטח ללא מגע, חישה ובקרת טמפרטורה חכמה ומכשירים קטנים אחרים למדידת טמפרטורה בטווח קצר.

1.3 פונקציית שבב:

השמיים SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx הוא שבב תרמופיל אינפרא אדום דיגיטלי מותקן על פני השטח עבור יישומי מדידת טמפרטורה ללא מגע. השבב מורכב מ-NTC, תרמופיל אינפרא אדום, מעגל מיזוג אותות ו-ADC ברזולוציה גבוהה. משתמשים יכולים לתקשר ישירות עם החיישן דרך אפיק I2C כדי לקרוא נתונים ללא ציוד היקפי אחר. נתוני הדגימה התואמים ל-NTC ולתרמופיל מתקבלים מה-ADC, ואז ה-MCU ממיר את הנתונים הגולמיים לערך הטמפרטורה הנדרש על ידי המשתמש. ניתן ליישם אותו בסביבת טמפרטורה של -40°C עד 130°C, וטווח טמפרטורת המדידה רחב יותר, בין -40°C ל-530°C.

2. תרשים מעגל יישום טיפוסי

2.1 עקרון המעגל:

הסיכות של ה SLKOR שבב SL-S-TRS-5.5Dx כולל ספק כוח, אוטובוס I2C והגדרת כתובת אחת. הטווח המותר של מתח האספקה ​​הוא 2.5 - 5V. קווי הנתונים והשעון של ה-I2C נמשכים למעלה. פין ADDR הוא החלק הפחות משמעותי בכתובת I2C של המכשיר. אם אין צורך להשתמש בשני חיישנים, ניתן לחבר אותו ישירות ל-GND או VCC. לחיישן עצמו צריכת חשמל נמוכה מאוד. מספיק קבל של 0.1uF בין ספק הכוח לאדמה. אם החיישן מרוחק יחסית מחלק אספקת החשמל, ניתן לשקול קבל נוסף של 10uF כדי להבטיח את יציבות ספק הכוח.

2.2 SLKOR שבב SL-W-TRS-5.5Dx מספק את פרוטוקול התקשורת I2C לתקשורת טורית. הבחירה בפרוטוקול התקשורת מבוססת על מצב ה-CSB. אוטובוס ה-I2C משתמש ב-SCL וב-SDA בתור קווי אות. שני הקווים מחוברים חיצונית ל-VDDIO באמצעות נגדי משיכה כך שהם נשארים ברמה גבוהה כשהאוטובוס במצב סרק. כתובת שבב I2C של SL-S-TRS-5.5D1 מוצגת בטבלה הבאה. הביט הפחות משמעותי (LSB) של כתובת ההתקן של 7 סיביות נקבע על ידי ה-SDO PIN. אם SDO מחובר ל-VDDIO, כתובת I7C של 2 סיביות היא "1101101". אם SDO מחובר ל-GND, כתובת I7C של 2 סיביות היא "1101100" (כמתואר באיור למטה). 

כתובת שבב I2C

מאפייני קו אפיק I2C

דיאגרמת תזמון I2C

פרוטוקול תקשורת I2C

2.3 כאשר ה-SCL נמצא ברמה גבוהה ול-SDA יש בו זמנית קצה יורד, זה מסמן את תחילת תקשורת הנתונים I2C. התקן האב של I2C שולח את כתובת התקן העבד (7 סיביות) ברצף, ולאחר מכן ביט בקרת הכיוון R/W משמש לבחירת פעולת קריאה או כתיבה. כאשר התקן העבד מזהה כתובת זו, הוא מייצר אות אישור ומוריד את ה-SDA נמוך במהלך מחזור ה-SCL (ACK) התשיעי. כאשר ה-SCL נמצא ברמה גבוהה ול-SDA יש קצה עולה, זה מסמן את סוף תקשורת הנתונים של I2C. הנתונים המועברים ב-SDA חייבים להישאר יציבים כאשר ה-SCL גבוה. רק כאשר ה-SCL נמוך ניתן לשנות את הערך המועבר ב-SDA.

3.SMD - 6P, 4.7x3.8mm חבילה ומידות

3.1 הגדרת סיכה

גורמים המשפיעים על מדידת טמפרטורה

4.1 השפעת עקביות שבבים

עבור אותו סוג של חיישן תרמופיל, מאפייני הפלט שלו קבועים. כאן, "מאפיינים" מתייחסים ל"מגמה" עקבית באופן שבו פלט המתח של השבב מושפע מהסביבה ומהטמפרטורה של האובייקט. ההבדלים בין חיישני תרמופיל בודדים טמונים בחומרים ובתהליכי ייצור. באותם תנאים חיצוניים, התפוקות האבסולוטיות של החיישנים אינן זהות לחלוטין, אך ניתן להתייחס אליהן כבעלי מערכת יחסים מרובות קבועה זה עם זה.

4.2 השפעת שדה הראייה (FOV)

מכיוון שחיישן התרמופיל ממוקם בתוך השבב, יישאר חלון על השבב, ומסנן אינפרא אדום משמש כחלון מעביר אור בשיתוף פעולה איתו. שדה הראייה של החיישן שווה בקירוב לזווית הנוצרת מהצטלבות הקווים המחברים את גוף התרמופיל על חתך השבב ושני צידי החלון מעביר האור. עבור חיישני תרמופיל אינפרא אדום, עצמים בשדה הראייה של השבב שיש להם הפרש טמפרטורה מגוף החיישן ישפיעו על הפלט הסופי. בדרך כלל, ביישום של מדי חום אינפרא אדום, החיישן מותקן יחד עם שרוול מתכת, ובפנים נעשה שימוש בעדשות או כוסות ריכוז אור כדי לכנס אור אינפרא אדום אל החיישן. תפקידו של שרוול המתכת הוא לספק טמפרטורה סביבתית יציבה לחיישן ולשתף פעולה עם העיצוב האופטי כדי לגרום למדחום להיות בעל שדה ראייה מוגדר. למכשירים לא לבישים עם מספיק מקום, מומלץ להאריק את החלק התחתון ודפנות החיישן במהלך תהליך התכנון ולהוסיף כוס אור מתכתית כדי להגדיל את קיבולת החום של החיישן, להקטין את שדה הראייה ולהאריך את הטמפרטורה מרחק מדידה. אם מדובר במכשיר לביש מוגבל בחלל, ניתן לסדר את החיישן במרחק של 2-3 מ"מ מהמארז החיצוני בהתאם לצורת המוצר הספציפית. כאשר שדה הראייה מרוצה, ניתן לעצב את הפתח בצורת אגן. יש לציין שעדשות אור גלוי רגילות בדרך כלל אינן מעבירות אור אינפרא אדום רחוק. החיישן עצמו אטום. אם נדרש עיצוב אטום כולל, ניתן לאטום אותו בקצף או באמצעות מסנני סיליקון המעבירים אינפרא אדום (עדשות העשויות מאותו חומר כמו אלו שעל החיישן, ולמרובעות עלות רכש נמוכה יותר). אם יש צורך לשנות את שדה הראייה של מבנה מדידת הטמפרטורה ואסור להכניס שרוולי מתכת למבנה, יש לקחת בחשבון את הטמפרטורות של עצמים שאינם נמדדים בשדה הראייה. במקרים מסוימים, ניתן לקבל את תוצאות מדידת הטמפרטורה הרצויות באמצעות פיצוי.

4.3 השפעת מרחק מדידת טמפרטורה

מכיוון שעוצמת קרינת האינפרא אדום עומדת ביחס הפוך למרחק מהאובייקט, לצורך דיוק המדידה, בדרך כלל, יישומים של מדי חום למצח ידרשו מדידה במרחק מסוים (3 - 5 ס"מ). במיוחד כאשר משתמשים בחיישני אינפרא אדום למדידת טמפרטורת גוף בטווח קרוב, מכיוון שהמרחק מהעור קרוב מאוד, לגורם המרחק יש השפעה רבה על תפוקת החיישן. לכן, בדרך כלל נדרשים כיול ובדיקה מיוחדים.

4.4 השפעת יציבות הטמפרטורה

מאחר שמדידת הטמפרטורה הכללית ומדידת מתח המוצא של החיישן מסתיימות בשלבים, כל המרה אורכת זמן רב ולחיישן זמן תגובה מסוים. לכן, אם הטמפרטורה הסביבתית אינה יציבה במהלך תהליך המדידה, הטמפרטורה המתקבלת ומתח המוצא אינם מסונכרנים, מה שיוביל להבדלים בין תוצאת המדידה לערך הטמפרטורה בפועל. לכן, גם היציבות של טמפרטורת הגוף של החיישן חשובה במיוחד. אם המבנה מאפשר, עדיף להשתמש ברכיבי מתכת על או סביב החיישן כדי להגביר את היציבות התרמית.

5. אמצעי זהירות בעיצוב

בתכנון יישום, נקודות המפתח שצריך להבין הן החומר של אובייקט המדידה (נוזל, מוצק או גוף אדם), מרחק המדידה וטווח טמפרטורת המדידה. יש לבצע אופטימיזציה ופיתוח של אלגוריתמים בהתאם לסביבת היישום כדי לשפר את דיוק המדידה. אלגוריתם השבב המקורי מבטיח רק שלחיישן יש דיוק זה בתנאים של שיווי משקל תרמי ותנאים איזוטרמיים (אין הבדל טמפרטורה על אריזת החיישן). אם יש הבדל טמפרטורה על אריזת החיישן, הדיוק הנמדד יושפע. מצבים שיכולים לגרום להפרשי טמפרטורה בחבילת החיישן כוללים, למשל, יש רכיבים חמים יותר (או קרים יותר) בתחתית או בצד החיישן, או שהחיישן קרוב מאוד לאובייקט הנמדד, והאובייקט הנמדד יתחמם באופן מקומי החיישן.