SLKOR Rozwiązania aplikacyjne cyfrowego układu termopilowego na podczerwień SL-W-TRS-5.5Dx

Aby pomóc klientom w pełni wykorzystać SLKORproduktów, firma niedawno wprowadziła cyfrowy chip termopilowy na podczerwień SL-W-TRS-5.5Dx i powiązane z nim rozwiązania aplikacyjne, oferując kompleksowe wsparcie techniczne. Zespół techniczny w Shenzhen SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. pochodzi z Uniwersytetu Tsinghua i Uniwersytetu Yonsei w Korei Południowej, gdzie przewodzi firmie w zakresie nowych materiałów, procesów i produktów. Wcześnie opanowali zaawansowaną na skalę międzynarodową technologię urządzeń zasilających z węglika krzemu trzeciej generacji. SLKOR jest przedsiębiorstwem high-tech integrującym projektowanie, rozwój, produkcję i sprzedaż produktów elektronicznych, dostarczającym niezawodne produkty i usługi techniczne swoim klientom. Dzięki szybkiemu rozwojowi firma wprowadza więcej nowych produktów, aby służyć klientom i wnieść pozytywny wkład w przemysł półprzewodników, dążąc do stania się „liderem półprzewodników”.

Sun Gaofei (po lewej), Zhang Junjun (środek) i profesor Li Jianxiong z Uniwersytetu Tsinghua

SLKORDyrektor ds. marketingu firmy Sun Gaofei poinformował, że „SLKORCyfrowy termometr na podczerwień tej marki został zaprojektowany do bezkontaktowego pomiaru temperatury w takich zastosowaniach, jak urządzenia medyczne, inteligentne urządzenia noszone na ciele, inteligentne urządzenia gospodarstwa domowego, przemysłowy monitoring temperatury, bezkontaktowy pomiar temperatury ciała, termometry czołowe, legitymacje studenckie i elektroniczne czujniki.

Układ SL-W-TRS-5.5Dx zawiera cyfrowy termoparę na podczerwień montowany bezpośrednio, zaprojektowany do bezkontaktowego pomiaru temperatury. Zawiera zintegrowany czujnik termopary i dedykowany układ przetwarzający, umożliwiający komunikację i odczyt danych za pośrednictwem magistrali I2C bez dodatkowych zewnętrznych komponentów. Układ jest dostarczany ze standardowymi opcjami metalowej rurki 5 mm i 8 mm i może działać w środowiskach o temperaturze od -40°C do 130°C. Mierzy temperaturę cieczy, obiektów (temperatury powierzchni) i temperaturę ciała, w zakresie pomiaru od -40°C do 530°C.

Modele serii SL-W-TRS-5.5Dx to:

SL-W-TRS-5.5D1 — Goły czujnik, obudowa TO-46, pole widzenia (FOV) = 90°

SL-W-TRS-5.5D2 — obudowa TO-46 z rurką metalową o wysokości 5 mm, pole widzenia = 75°

SL-W-TRS-5.5D3 — obudowa TO-46 z rurką metalową o wysokości 8 mm, pole widzenia = 60°

SL-W-TRS-5.5D4 — obudowa TO-46 z 5-milimetrową niestandardową metalową rurką, pole widzenia = 75°

SL-W-TRS-5.5D5 — obudowa TO-46 z 5-milimetrową niestandardową metalową rurką, pole widzenia = 75°

SL-W-TRS-5.5D6 — obudowa TO-46 z 3.5-milimetrową niestandardową metalową rurką, pole widzenia = 75°


2. Ttypowy schemat obwodu aplikacyjnego

2.1 Zasada działania układu SL-W-TRS-5.5Dx

Urządzenie SL-W-TRS-5.5Dx ma cztery piny, w tym złącza zasilania i magistrali I2C, z dopuszczalnym zakresem napięcia zasilania od 2.3 do 3.6 V. Sam czujnik ma niskie zużycie energii, a kondensator 0.1 uF jest wystarczający między zasilaniem a masą. Jeśli czujnik znajduje się daleko od zasilania, można dodać kondensator 10 uF, aby zapewnić stabilne zasilanie i zmniejszyć szum.

2.2 Urządzenie SL-W-TRS-5.5Dx obsługuje protokół komunikacyjny I2C do komunikacji szeregowej. Wybór protokołu komunikacyjnego opiera się na stanie pinu CSB. Magistrala I2C używa SCL i SDA jako linii sygnałowych, obie podłączone do VDDIO przez rezystory podciągające, aby utrzymać wysoki poziom, gdy magistrala jest bezczynna. Adres urządzenia I2C urządzenia cyfrowego można skonfigurować za pomocą Chip_Address w rejestrze 0x92, z ogólnym 7-bitowym adresem 0x7F dla komunikacji I2C (jak pokazano na poniższym rysunku).

I 2C Urządzenie ogólny adres

I 2C Charakterystyki linii magistrali SDA i SCL w magistrali I2C

Schemat czasowy I 2C

Protokół komunikacyjny I 2C

2.3 Gdy SCL jest w stanie wysokim i SDA przechodzi ze stanu wysokiego do niskiego, sygnalizuje to rozpoczęcie komunikacji danych I2C. Urządzenie nadrzędne I2C sekwencyjnie wysyła 7-bitowy adres urządzenia podrzędnego, a następnie bit sterujący R/W, aby wybrać operacje odczytu/zapisu. Po rozpoznaniu adresu urządzenie podrzędne generuje sygnał potwierdzenia, obniżając SDA podczas dziewiątego cyklu SCL (ACK). Gdy SCL jest wysokie, a SDA przechodzi z niskiego do wysokiego, oznacza to koniec komunikacji danych I2C. Dane na SDA muszą pozostać stabilne, gdy SCL jest wysokie, i mogą się zmienić tylko wtedy, gdy SCL jest niskie.

3.Opakowanie i wymiary metalowej rury TO-46

3.1 Definicje pinów

3.2 Wymagania dotyczące projektu konstrukcyjnego

W przypadku modeli z metalową miseczką optyczną, jeśli jest to dopuszczalne konstrukcyjnie, soczewka czujnika może wystawać poza górną powierzchnię obudowy urządzenia. Jeśli istnieją ograniczenia estetyczne wymagające zagłębienia komponentu, konstrukcja musi zapewnić, że struktura nie będzie zasłaniać pola widzenia urządzenia.

W przypadku produktów, które wymagają użycia gołego układu czujnika TO46 ze względu na szczególne potrzeby, naturalne pole widzenia (FOV) czujnika wynosi około 90 stopni. Ponieważ czujniki termoparowe podczerwieni są bardzo wrażliwe na światło i ciepło, stabilna temperatura otoczenia minimalizuje zakłócenia światła rozproszonego, co skutkuje dokładniejszymi wynikami pomiarów. Zasadniczo nie zaleca się bezpośredniego pomiaru za pomocą czujnika; w przypadku zastosowań produktowych wymagana jest integracja strukturalna. Sam czujnik jest wyposażony w filtr optyczny z krzemu, który tłumi sygnały podczerwieni i może prowadzić do niższych wyników pomiarów. O ile nie jest to absolutnie konieczne, nie należy dodawać dodatkowych filtrów.

4.1 Wymagania dotyczące projektowania termicznego

Temperatura otoczenia znacząco wpływa na dokładność pomiaru, dlatego ważne jest, aby czujnik znajdował się w stabilnym środowisku, aby uniknąć zakłóceń ze strony źródeł ciepła. Dlatego powinien być umieszczony z dala od elementów generujących duże ciepło. Na płytce drukowanej zaleca się zaprojektowanie gniazd wokół czujnika, umieszczając go w odizolowanym obszarze.

4.2 Odległość pomiarowa

Charakterystyka wyjściowa czujnika jest bardziej zależna od odległości podczas pomiaru z bliskiej odległości (zwykle w odległości 20 mm od soczewki czujnika). Dlatego do pomiaru temperatury ciała człowieka zaleca się odległość około 2-5 cm. Do pomiaru innych obiektów odległość można wydłużyć, o ile spełnione są wymagania dotyczące pola widzenia.

5. Projekt programu

5.1 Tryb standardowy: W tym trybie konfiguracja I2C jest realizowana za pomocą ustawień rejestrów, co pozwala na bezpośredni odczyt danych I2C.

5.2 Tryb uśpienia:

W trybie uśpienia linia SDA jest przekształcana na wyjście INT, a I2C jest wyłączane, gdy SCL pozostaje w stanie wysokim. Porównywany jest tylko kanał czujnika, a nie wyjście wewnętrznego czujnika temperatury. W trybie I2C IDLE ustaw sleep_en = 1 i mode_en = 1, aby przejść w stan uśpienia trwający od 100 ms do 25.6 s (8 bitów). Po wybudzeniu wykonywana jest konwersja w celu uzyskania wyjścia kalibracji przetwornika ADC. Sprawdzanie kombinacji kanałów odbywa się przy użyciu skalibrowanych surowych danych przetwornika ADC względem progu, aby wyzwolić przerwanie, jeśli spełnione są warunki. Rejestry można skonfigurować tak, aby wyzwoliły przerwanie, gdy wartości przekroczą lub spadną poniżej ustawionego progu. Po porównaniu urządzenie powraca do stanu uśpienia. Domyślnie SDA pozostaje w stanie wysokim; gdy wystąpi przerwanie, jest obniżane i powraca do stanu wysokiego po 50 ms. Ten sygnał przerwania może wybudzić mikrokontroler. Gdy mikrokontroler wykryje sygnał INT, obniża SCL na ponad 10 ms, powracając do trybu I2C IDLE z sleep_en = 0.

6. Uwagi dotyczące projektowania

W projektowaniu aplikacji istotne jest zrozumienie cech obiektu pomiarowego (cieczy, ciała stałego lub ciała ludzkiego), odległości pomiaru i zakresu temperatur. W oparciu o środowisko aplikacji optymalizacja algorytmu jest kluczowa dla zwiększenia dokładności pomiaru.

Oryginalne algorytmy chipów są zaprojektowane tak, aby zapewnić określoną dokładność tylko w warunkach równowagi termicznej i izotermicznych (gdzie nie ma różnicy temperatur w całym pakiecie czujnika). Każdy gradient temperatury w pakiecie czujnika może niekorzystnie wpłynąć na dokładność pomiaru. Sytuacje, które mogą powodować różnice temperatur, obejmują elementy generujące ciepło zlokalizowane na lub w pobliżu dna lub boków czujnika, lub gdy czujnik jest umieszczony bardzo blisko mierzonego obiektu, co może prowadzić do lokalnego nagrzewania się czujnika.

Jeśli masz pytania lub wymagania dotyczące produktów i rozwiązań aplikacyjnych, skontaktuj się z nami. SLKOR, prosimy o kontakt z nami. Jesteśmy tutaj, aby zapewnić dedykowane wsparcie i pomoc!