SLKOR Solução de chip termopilha infravermelho digital SL-S-TRS-5.5Dx

O pessoal técnico principal de Shenzhen SLKOR A Micro Semicon Co., Ltd. é da Universidade de Tsinghua e da Universidade de Yonsei na Coreia do Sul. Eles lideram o desenvolvimento da empresa com novos materiais, novos processos e novos produtos, e dominaram a tecnologia de dispositivo de energia de carboneto de silício semicondutor de terceira geração líder internacionalmente relativamente cedo.

SLKOR é uma empresa de alta tecnologia que integra o design, desenvolvimento, produção e vendas de componentes eletrônicos. Ela fornece produtos confiáveis ​​e serviços técnicos de suporte para clientes. O "SLKOR"A marca se desenvolveu gradualmente e se tornou uma marca de renome internacional e está crescendo junto com mais de 10,000 parceiros ao redor do mundo.

Em um esforço para fornecer aos clientes uma gama completa de produtos e soluções correspondentes, SLKOR lançou agora uma série de tutoriais de uso para placas de demonstração de design de aplicações de medição de temperatura sem contato de termopilhas infravermelhas digitais.

1.1 Nome: SLKOR Aplicação de medição de temperatura sem contato de termopilha infravermelha digital.

Aplicações 1.2: Dispositivos vestíveis inteligentes, smartphones, monitoramento de temperatura industrial, medição de temperatura corporal humana sem contato, detecção e controle inteligente de temperatura e outros dispositivos de pequeno porte para medição de temperatura de curto alcance.

1.3 Função do chip:

O SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx é um chip de termopilha infravermelho digital montado na superfície para aplicações de medição de temperatura sem contato. O chip consiste em um NTC, uma termopilha infravermelha, um circuito de condicionamento de sinal e um ADC de alta resolução. Os usuários podem se comunicar diretamente com o sensor por meio do barramento I2C para ler dados sem outros periféricos. Os dados de amostragem correspondentes ao NTC e à termopilha são obtidos do ADC e, em seguida, o MCU converte os dados brutos no valor de temperatura exigido pelo usuário. Ele pode ser aplicado em um ambiente de temperatura de -40 °C a 130 °C, e a faixa de temperatura de medição é mais ampla, entre -40 °C e 530 °C.

2. Diagrama de circuito de aplicação típica

2.1 Princípio do circuito:

Os pinos do SLKOR O chip SL-S-TRS-5.5Dx inclui fonte de alimentação, barramento I2C e uma configuração de endereço. A faixa permitida da tensão de alimentação é de 2.5 a 5 V. As linhas de dados e clock do I2C são puxadas para cima. O pino ADDR é o bit menos significativo do endereço I2C do dispositivo. Se não houver necessidade de usar dois sensores, ele pode ser conectado diretamente ao GND ou VCC. O sensor em si tem um consumo de energia muito baixo. Um capacitor de 0.1 uF entre a fonte de alimentação e o aterramento é suficiente. Se o sensor estiver relativamente longe da parte da fonte de alimentação, um capacitor adicional de 10 uF pode ser considerado para garantir a estabilidade da fonte de alimentação.

O 2.2 SLKOR O chip SL-W-TRS-5.5Dx fornece o protocolo de comunicação I2C para comunicação serial. A escolha do protocolo de comunicação é baseada no estado CSB. O barramento I2C usa SCL e SDA como linhas de sinal. Ambas as linhas são conectadas externamente ao VDDIO por meio de resistores pull-up para que permaneçam em um nível alto quando o barramento estiver ocioso. O endereço do chip I2C do SL-S-TRS-5.5D1 é mostrado na tabela a seguir. O bit menos significativo (LSB) do endereço do dispositivo de 7 bits é determinado pelo pino SDO. Se o SDO estiver conectado ao VDDIO, o endereço I7C de 2 bits será "1101101". Se o SDO estiver conectado ao GND, o endereço I7C de 2 bits será "1101100" (conforme mostrado na figura abaixo). 

Endereço do chip I2C

Características da linha de barramento I2C

Diagrama de tempo I2C

Protocolo de comunicação I2C

2.3 Quando o SCL está em um nível alto e o SDA tem uma borda descendente simultaneamente, isso marca o início da comunicação de dados I2C. O dispositivo mestre I2C envia o endereço do dispositivo escravo (7 bits) em sequência e, em seguida, o bit de controle de direção R/W é usado para selecionar a operação de leitura ou gravação. Quando o dispositivo escravo reconhece esse endereço, ele gera um sinal de confirmação e coloca o SDA em nível baixo durante o nono ciclo de SCL (ACK). Quando o SCL está em um nível alto e o SDA tem uma borda de subida, isso marca o fim da comunicação de dados I2C. Os dados transmitidos no SDA devem permanecer estáveis ​​quando o SCL está alto. Somente quando o SCL está baixo o valor transmitido no SDA pode ser alterado.

3.SMD - 6P, 4.7x3.8mm Embalagem e Dimensões

3.1 Definição de Pin

Fatores que afetam a medição de temperatura

4.1 Influência da consistência do chip

Para o mesmo tipo de sensor de termopilha, suas próprias características de saída são fixas. Aqui, "características" referem-se à "tendência" consistente em como a saída de tensão do chip é afetada pelo ambiente e pela temperatura do objeto. As diferenças entre sensores de termopilha individuais estão nos materiais e processos de produção. Sob as mesmas condições externas, as saídas absolutas dos sensores não são completamente idênticas, mas podem ser consideradas como tendo uma relação múltipla constante entre si.

4.2 Influência do campo de visão (FOV)

Como o sensor de termopilha está localizado dentro do chip, haverá uma janela deixada no chip, e um filtro infravermelho é usado como uma janela de transmissão de luz em cooperação com ele. O campo de visão do sensor é aproximadamente igual ao ângulo formado pela intersecção das linhas que conectam o corpo da termopilha na seção transversal do chip e ambos os lados da janela de transmissão de luz. Para sensores de termopilha infravermelhos, objetos dentro do campo de visão do chip que têm uma diferença de temperatura do corpo do sensor afetarão a saída final. Geralmente, na aplicação de termômetros infravermelhos, o sensor é instalado junto com uma luva de metal, e lentes ou copos concentradores de luz são usados ​​internamente para convergir a luz infravermelha para o sensor. A função da luva de metal é fornecer uma temperatura ambiente estável para o sensor e cooperar com o design óptico para fazer com que o termômetro tenha um campo de visão especificado. Para dispositivos não vestíveis com espaço suficiente, é recomendado aterrar a parte inferior e as laterais do sensor durante o processo de design e adicionar um copo de luz de metal para aumentar a capacidade de calor do sensor, reduzir o campo de visão e estender a distância de medição de temperatura. Se for um dispositivo vestível com restrição de espaço, o sensor pode ser disposto a 2 - 3 mm de distância do invólucro externo de acordo com o formato específico do produto. Quando o campo de visão for satisfeito, a abertura pode ser projetada em forma de bacia. Deve-se observar que lentes comuns de luz visível geralmente não transmitem luz infravermelha distante. O próprio sensor é selado. Se um design selado geral for necessário, ele pode ser selado com espuma ou usando filtros de silicone transmissores de infravermelho (lentes feitas do mesmo material que as do sensor, e as quadradas têm um custo de aquisição menor). Se for necessário alterar o campo de visão da estrutura de medição de temperatura e mangas de metal não forem permitidas na estrutura, as temperaturas de objetos não medidos dentro do campo de visão precisam ser levadas em consideração. Em alguns casos, os resultados desejados da medição de temperatura podem ser obtidos por meio de compensação.

4.3 Influência da distância de medição da temperatura

Como a intensidade da radiação infravermelha é inversamente proporcional à distância do objeto, para precisão de medição, geralmente, aplicações de termômetros de testa exigirão medição dentro de uma certa distância (3 - 5 cm). Especialmente quando sensores infravermelhos são usados ​​para medição de temperatura corporal de curto alcance, como a distância da pele é muito próxima, o fator distância tem um grande impacto na saída do sensor. Portanto, calibração e testes especiais são geralmente necessários.

4.4 Influência da estabilidade da temperatura

Como a medição geral da temperatura e a medição da tensão de saída do sensor são concluídas em etapas, cada conversão leva muito tempo, e o sensor tem um certo tempo de resposta. Portanto, se a temperatura ambiente não for estável durante o processo de medição, a temperatura obtida e a tensão de saída não serão sincronizadas, o que levará a diferenças entre o resultado da medição e o valor real da temperatura. Portanto, a estabilidade da temperatura do corpo do sensor também é particularmente importante. Se a estrutura permitir, é melhor usar componentes de metal no sensor ou ao redor dele para aumentar a estabilidade térmica.

5. Precauções de projeto

No design do aplicativo, os pontos-chave que precisam ser compreendidos são o material do objeto de medição (líquido, sólido ou corpo humano), a distância de medição e a faixa de temperatura de medição. A otimização e o desenvolvimento do algoritmo devem ser realizados de acordo com o ambiente do aplicativo para melhorar a precisão da medição. O algoritmo do chip original garante apenas que o sensor tenha essa precisão sob as condições de equilíbrio térmico e condições isotérmicas (não há diferença de temperatura no pacote do sensor). Se houver uma diferença de temperatura no pacote do sensor, a precisão medida será afetada. Situações que podem causar diferenças de temperatura no pacote do sensor incluem, por exemplo, há componentes mais quentes (ou mais frios) na parte inferior ou lateral do sensor, ou o sensor está muito próximo do objeto medido, e o objeto medido aquecerá localmente o sensor.