Основной технический персонал Шэньчжэня SLKOR Micro Semicon Co., Ltd. из Университета Цинхуа и Университета Ёнсе в Южной Корее. Они возглавляют разработку компании с новыми материалами, новыми процессами и новыми продуктами и сравнительно рано освоили ведущую в мире технологию силовых полупроводниковых устройств на основе карбида кремния третьего поколения.

SLKOR является высокотехнологичным предприятием, интегрирующим проектирование, разработку, производство и продажу электронных компонентов. Оно предоставляет надежную продукцию и сопутствующие технические услуги для клиентов. "SLKOR«Бренд постепенно превратился в всемирно известный бренд и растет вместе с более чем 10,000 XNUMX партнеров по всему миру.

Стремясь предоставить клиентам полный спектр продукции и соответствующих решений, SLKOR запустила серию учебных пособий по проектированию демонстрационных плат для бесконтактного измерения температуры с помощью цифровых инфракрасных термобатарей.

1.1 Имя: SLKOR Применение цифрового инфракрасного термоэлемента для бесконтактного измерения температуры.

Приложения 1.2: Интеллектуальные носимые устройства, смартфоны, промышленный мониторинг температуры, бесконтактное измерение температуры поверхности тела человека, интеллектуальное измерение и контроль температуры и другие малогабаритные устройства для измерения температуры на коротких расстояниях.

1.3 Функция чипа:

SLKOR SL-S-TRS-5.5Dx — это поверхностный цифровой инфракрасный термоэлектрический чип для бесконтактного измерения температуры. Чип состоит из NTC, инфракрасного термоэлектрического элемента, схемы формирования сигнала и АЦП высокого разрешения. Пользователи могут напрямую взаимодействовать с датчиком через шину I2C для считывания данных без других периферийных устройств. Данные выборки, соответствующие NTC и термоэлектрическому элементу, получаются из АЦП, а затем микроконтроллер преобразует необработанные данные в требуемое пользователем значение температуры. Его можно применять в температурной среде от -40 °C до 130 °C, а диапазон температур измерения шире, от -40 °C до 530 °C.

2. Типовая схема применения

2.1 Принцип действия схемы:

Штифты SLKOR Микросхема SL-S-TRS-5.5Dx включает в себя источник питания, шину I2C и одну настройку адреса. Допустимый диапазон напряжения питания составляет 2.5 - 5 В. Линии данных и синхронизации I2C подтянуты. Контакт ADDR является младшим битом адреса I2C устройства. Если нет необходимости использовать два датчика, его можно напрямую подключить к GND или VCC. Сам датчик имеет очень низкое энергопотребление. Достаточно конденсатора 0.1 мкФ между источником питания и землей. Если датчик находится относительно далеко от части источника питания, можно рассмотреть дополнительный конденсатор 10 мкФ для обеспечения стабильности источника питания.

2.2 SLKOR Микросхема SL-W-TRS-5.5Dx обеспечивает протокол связи I2C для последовательной связи. Выбор протокола связи основан на состоянии CSB. Шина I2C использует SCL и SDA в качестве сигнальных линий. Обе линии внешне подключены к VDDIO через подтягивающие резисторы, чтобы они оставались на высоком уровне, когда шина простаивает. Адрес микросхемы I2C SL-S-TRS-5.5D1 показан в следующей таблице. Наименее значимый бит (LSB) 7-битного адреса устройства определяется выводом SDO. Если SDO подключен к VDDIO, 7-битный адрес I2C равен «1101101». Если SDO подключен к GND, 7-битный адрес I2C равен «1101100» (как показано на рисунке ниже). 

Адрес чипа I2C

Характеристики линии шины I2C

Временная диаграмма I2C

Протокол связи I2C

2.3 Когда SCL находится на высоком уровне, а SDA одновременно имеет падающий фронт, это означает начало передачи данных I2C. Ведущее устройство I2C последовательно передаёт адрес ведомого устройства (7 бит), а затем бит управления направлением R/W используется для выбора операции чтения или записи. Когда ведомое устройство распознаёт этот адрес, оно генерирует сигнал подтверждения и устанавливает низкий уровень на SDA во время девятого цикла SCL (ACK). Высокий уровень на SCL и нарастающий фронт на SDA обозначают окончание обмена данными по I2C. Данные, передаваемые на SDA, должны оставаться стабильными, пока на SCL высокий уровень. Только при низком уровне на SCL можно изменить значение, передаваемое на SDA.

3.SMD - 6P, 4.7x3.8mm Корпус и размеры

3.1 Определение булавки

Факторы, влияющие на измерение температуры

4.1 Влияние однородности стружки

Для одного и того же типа термобатарейного датчика его собственные выходные характеристики фиксированы. Здесь «характеристики» относятся к последовательной «тенденции» того, как выходное напряжение чипа зависит от окружающей среды и температуры объекта. Различия между отдельными термобатарейными датчиками заключаются в материалах и производственных процессах. При одинаковых внешних условиях абсолютные выходные сигналы датчиков не полностью идентичны, но их можно считать имеющими постоянную множественную связь друг с другом.

4.2 Влияние поля зрения (FOV)

Поскольку термобатарейный датчик расположен внутри чипа, на чипе останется окно, и инфракрасный фильтр используется в качестве светопропускающего окна совместно с ним. Поле зрения датчика приблизительно равно углу, образованному пересечением линий, соединяющих корпус термобатареи на поперечном сечении чипа и обе стороны светопропускающего окна. Для инфракрасных термобатарейных датчиков объекты в поле зрения чипа, которые имеют разницу температур с корпусом датчика, будут влиять на конечный выходной сигнал. Как правило, при применении инфракрасных термометров датчик устанавливается вместе с металлической оболочкой, а линзы или светоконцентрирующие чашки используются внутри для сведения инфракрасного света на датчик. Функция металлической оболочки заключается в обеспечении стабильной температуры окружающей среды для датчика и взаимодействии с оптической конструкцией для того, чтобы термометр имел заданное поле зрения. Для не носимых устройств с достаточным пространством рекомендуется заземлить нижнюю и боковые стороны датчика в процессе проектирования и добавить металлическую световую чашку для увеличения теплоемкости датчика, уменьшения поля зрения и увеличения расстояния измерения температуры. Если это носимое устройство с ограниченным пространством, датчик можно расположить на расстоянии 2–3 мм от внешнего корпуса в соответствии с конкретной формой продукта. Когда поле зрения удовлетворено, отверстие можно спроектировать в форме чаши. Следует отметить, что обычные линзы видимого света, как правило, не пропускают дальний инфракрасный свет. Сам датчик герметичен. Если требуется полная герметичная конструкция, ее можно герметизировать пеной или с помощью кремниевых фильтров, пропускающих инфракрасное излучение (линзы из того же материала, что и на датчике, а квадратные имеют более низкую закупочную стоимость). Если необходимо изменить поле зрения структуры измерения температуры, а металлические втулки в структуре не допускаются, необходимо учитывать температуры неизмеренных объектов в пределах поля зрения. В некоторых случаях желаемые результаты измерения температуры можно получить путем компенсации.

4.3 Влияние расстояния измерения температуры

Поскольку интенсивность инфракрасного излучения обратно пропорциональна расстоянию от объекта, для точности измерения, как правило, применение лобных термометров требует измерения на определенном расстоянии (3 - 5 см). Особенно когда инфракрасные датчики используются для измерения температуры тела на близком расстоянии, поскольку расстояние от кожи очень близкое, фактор расстояния оказывает большое влияние на выходной сигнал датчика. Поэтому обычно требуются специальная калибровка и тестирование.

4.4 Влияние температурной стабильности

Поскольку общее измерение температуры и измерение выходного напряжения датчика выполняются поэтапно, каждое преобразование занимает много времени, а датчик имеет определенное время отклика. Поэтому, если температура окружающей среды нестабильна в процессе измерения, полученная температура и выходное напряжение не синхронизируются, что приведет к различиям между результатом измерения и фактическим значением температуры. Поэтому стабильность температуры корпуса датчика также особенно важна. Если позволяет конструкция, лучше всего использовать металлические компоненты на датчике или вокруг него для повышения тепловой стабильности.

5. Меры предосторожности при проектировании

При проектировании приложений ключевыми моментами, которые необходимо понимать, являются материал объекта измерения (жидкость, твердое тело или человеческое тело), ​​расстояние измерения и диапазон температур измерения. Оптимизация и разработка алгоритма должны проводиться в соответствии со средой приложения для повышения точности измерений. Исходный алгоритм чипа гарантирует, что датчик имеет эту точность только в условиях теплового равновесия и изотермических условиях (нет разницы температур на корпусе датчика). Если есть разница температур на корпусе датчика, это повлияет на точность измерений. Ситуации, которые могут вызвать разницу температур на корпусе датчика, включают, например, наличие более горячих (или более холодных) компонентов на нижней или боковой стороне датчика, или датчик находится очень близко к измеряемому объекту, и измеряемый объект будет локально нагревать датчик.