Il personale tecnico di base di Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. proviene dalla Tsinghua University e dalla Yonsei University in Corea del Sud. Guidano lo sviluppo dell'azienda con nuovi materiali, nuovi processi e nuovi prodotti e hanno padroneggiato la tecnologia dei dispositivi di potenza in carburo di silicio semiconduttore di terza generazione leader a livello internazionale relativamente presto.

SLKOR è un'impresa high-tech che integra la progettazione, lo sviluppo, la produzione e la vendita di componenti elettronici. Fornisce prodotti affidabili e servizi tecnici di supporto per i clienti. "SLKOR"Il marchio si è gradualmente evoluto fino a diventare un marchio di fama internazionale e continua a crescere insieme a oltre 10,000 partner in tutto il mondo.

Nel tentativo di fornire ai clienti una gamma completa di prodotti e soluzioni corrispondenti, SLKOR ha ora lanciato una serie di tutorial sull'utilizzo di schede dimostrative per la progettazione di applicazioni di misurazione della temperatura senza contatto tramite termopila a infrarossi digitale.

1.1 nome: SLKOR Applicazione di misurazione della temperatura senza contatto con termopila digitale a infrarossi.

Applicazioni 1.2: Dispositivi indossabili intelligenti, smartphone, monitoraggio della temperatura industriale, misurazione della temperatura corporea umana senza contatto, rilevamento e controllo intelligenti della temperatura e altri dispositivi di piccole dimensioni per la misurazione della temperatura a corto raggio.

1.3 Funzione del chip:

Migliori SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx è un chip termopila digitale a infrarossi montato in superficie per applicazioni di misurazione della temperatura senza contatto. Il chip è costituito da un NTC, una termopila a infrarossi, un circuito di condizionamento del segnale e un ADC ad alta risoluzione. Gli utenti possono comunicare direttamente con il sensore tramite il bus I2C per leggere i dati senza altre periferiche. I dati di campionamento corrispondenti all'NTC e alla termopila vengono ottenuti dall'ADC, quindi l'MCU converte i dati grezzi nel valore di temperatura richiesto dall'utente. Può essere applicato in un ambiente di temperatura da -40 °C a 130 °C e l'intervallo di temperatura di misurazione è più ampio, tra -40 °C e 530 °C.

2. Schema tipico del circuito applicativo

2.1 Principio del circuito:

I perni del SLKOR Il chip SL-S-TRS-5.5Dx include alimentazione, bus I2C e un'impostazione di indirizzo. L'intervallo consentito della tensione di alimentazione è 2.5 - 5 V. Le linee dati e clock dell'I2C vengono tirate su. Il pin ADDR è il bit meno significativo dell'indirizzo I2C del dispositivo. Se non è necessario utilizzare due sensori, può essere collegato direttamente a GND o VCC. Il sensore stesso ha un consumo energetico molto basso. Un condensatore da 0.1 uF tra l'alimentazione e la terra è sufficiente. Se il sensore è relativamente lontano dalla parte dell'alimentazione, può essere preso in considerazione un condensatore aggiuntivo da 10 uF per garantire la stabilità dell'alimentazione.

Il 2.2 SLKOR Il chip SL-W-TRS-5.5Dx fornisce il protocollo di comunicazione I2C per la comunicazione seriale. La scelta del protocollo di comunicazione si basa sullo stato CSB. Il bus I2C utilizza SCL e SDA come linee di segnale. Entrambe le linee sono collegate esternamente a VDDIO tramite resistori pull-up in modo che rimangano a un livello alto quando il bus è inattivo. L'indirizzo del chip I2C di SL-S-TRS-5.5D1 è mostrato nella seguente tabella. Il bit meno significativo (LSB) dell'indirizzo del dispositivo a 7 bit è determinato dal pin SDO. Se SDO è collegato a VDDIO, l'indirizzo I7C a 2 bit è "1101101". Se SDO è collegato a GND, l'indirizzo I7C a 2 bit è "1101100" (come mostrato nella figura seguente). 

Indirizzo del chip I2C

Caratteristiche della linea bus I2C

Diagramma di temporizzazione I2C

Protocollo di comunicazione I2C

2.3 Quando l'SCL è a un livello alto e l'SDA ha contemporaneamente un fronte di discesa, ciò segna l'inizio della comunicazione dati I2C. Il dispositivo master I2C invia l'indirizzo del dispositivo slave (7 bit) in sequenza, quindi il bit di controllo della direzione R/W viene utilizzato per selezionare l'operazione di lettura o scrittura. Quando il dispositivo slave riconosce questo indirizzo, genera un segnale di conferma e porta l'SDA a livello basso durante il nono ciclo SCL (ACK). Quando l'SCL è a livello alto e l'SDA presenta un fronte di salita, ciò segna la fine della comunicazione dati I2C. I dati trasmessi sull'SDA devono rimanere stabili quando l'SCL è alto. Solo quando l'SCL è basso è possibile modificare il valore trasmesso sull'SDA.

3.SMD - 6P, 4.7x3.8mm Confezione e dimensioni

3.1 Definizione pin

Fattori che influenzano la misurazione della temperatura

4.1 Influenza della consistenza del chip

Per lo stesso tipo di sensore a termopila, le sue caratteristiche di output sono fisse. Qui, "caratteristiche" si riferisce alla "tendenza" coerente nel modo in cui l'output di tensione del chip è influenzato dall'ambiente e dalla temperatura dell'oggetto. Le differenze tra i singoli sensori a termopila risiedono nei materiali e nei processi di produzione. Nelle stesse condizioni esterne, gli output assoluti dei sensori non sono completamente identici, ma possono essere considerati come aventi una relazione multipla costante tra loro.

4.2 Influenza del campo visivo (FOV)

Poiché il sensore termopila è posizionato all'interno del chip, rimarrà una finestra sul chip e un filtro a infrarossi viene utilizzato come finestra di trasmissione della luce in collaborazione con esso. Il campo visivo del sensore è approssimativamente uguale all'angolo formato dall'intersezione delle linee che collegano il corpo della termopila sulla sezione trasversale del chip ed entrambi i lati della finestra di trasmissione della luce. Per i sensori termopila a infrarossi, gli oggetti all'interno del campo visivo del chip che hanno una differenza di temperatura rispetto al corpo del sensore influenzeranno l'output finale. In genere, nell'applicazione dei termometri a infrarossi, il sensore viene installato insieme a una guaina metallica e all'interno vengono utilizzate lenti o tazze di concentrazione della luce per far convergere la luce infrarossa sul sensore. La funzione della guaina metallica è quella di fornire una temperatura ambientale stabile per il sensore e di collaborare con il design ottico per far sì che il termometro abbia un campo visivo specifico. Per i dispositivi non indossabili con spazio sufficiente, si consiglia di mettere a terra la parte inferiore e i lati del sensore durante il processo di progettazione e di aggiungere una tazza di luce metallica per aumentare la capacità termica del sensore, ridurre il campo visivo ed estendere la distanza di misurazione della temperatura. Se si tratta di un dispositivo indossabile con vincoli di spazio, il sensore può essere disposto a 2-3 mm di distanza dall'involucro esterno in base alla forma specifica del prodotto. Quando il campo visivo è soddisfatto, l'apertura può essere progettata a forma di bacino. Va notato che le normali lenti a luce visibile generalmente non trasmettono luce infrarossa lontana. Il sensore stesso è sigillato. Se è richiesto un design sigillato complessivo, può essere sigillato con schiuma o utilizzando filtri in silicio a trasmissione infrarossa (lenti realizzate con lo stesso materiale di quelle sul sensore e quelle quadrate hanno un costo di approvvigionamento inferiore). Se è necessario modificare il campo visivo della struttura di misurazione della temperatura e non sono consentite maniche metalliche nella struttura, è necessario prendere in considerazione le temperature degli oggetti non misurati all'interno del campo visivo. In alcuni casi, i risultati di misurazione della temperatura desiderati possono essere ottenuti tramite compensazione.

4.3 Influenza della distanza di misurazione della temperatura

Poiché l'intensità della radiazione infrarossa è inversamente proporzionale alla distanza dall'oggetto, per la precisione della misurazione, in genere, le applicazioni dei termometri frontali richiederanno la misurazione entro una certa distanza (3 - 5 cm). Soprattutto quando i sensori a infrarossi vengono utilizzati per la misurazione della temperatura corporea a corto raggio, poiché la distanza dalla pelle è molto vicina, il fattore distanza ha un grande impatto sull'output del sensore. Pertanto, di solito sono necessarie una calibrazione e un test speciali.

4.4 Influenza della stabilità della temperatura

Poiché la misurazione della temperatura generale e la misurazione della tensione di uscita del sensore vengono completate in più fasi, ogni conversione richiede molto tempo e il sensore ha un certo tempo di risposta. Pertanto, se la temperatura ambientale non è stabile durante il processo di misurazione, la temperatura ottenuta e la tensione di uscita non sono sincronizzate, il che porterà a differenze tra il risultato della misurazione e il valore di temperatura effettivo. Pertanto, anche la stabilità della temperatura corporea del sensore è particolarmente importante. Se la struttura lo consente, è meglio utilizzare componenti metallici sul sensore o attorno ad esso per aumentare la stabilità termica.

5. Precauzioni di progettazione

Nella progettazione dell'applicazione, i punti chiave che devono essere compresi sono il materiale dell'oggetto di misurazione (liquido, solido o corpo umano), la distanza di misurazione e l'intervallo di temperatura di misurazione. L'ottimizzazione e lo sviluppo dell'algoritmo devono essere eseguiti in base all'ambiente dell'applicazione per migliorare la precisione della misurazione. L'algoritmo del chip originale garantisce solo che il sensore abbia questa precisione in condizioni di equilibrio termico e condizioni isotermiche (non c'è differenza di temperatura sul pacchetto del sensore). Se c'è una differenza di temperatura sul pacchetto del sensore, la precisione misurata sarà influenzata. Le situazioni che possono causare differenze di temperatura sul pacchetto del sensore includono, ad esempio, componenti più caldi (o più freddi) sul fondo o sul lato del sensore, oppure il sensore è molto vicino all'oggetto misurato e l'oggetto misurato riscalderà localmente il sensore.