S001F24A43 Temperaturkompensierter digitaler passiver Infrarot-PIR-Flammensensor

1.Übersicht

Der integrierte pyroelektrische Flammensensor S001F24A43 nutzt ein neues umweltfreundliches Lithium

Tantalat (LiTaO₃)-Einkristallmaterial für sein Sensorelement. Es handelt sich um einen 4-poligen digitalen PIR-Flammensensor

das einen digitalen Signalaufbereitungschip (IC) mit dem Sensorelement in einem elektromagnetischen System integriert

Abschirmhülle. Die Sonde kommuniziert bidirektional mit einem externen Controller, um verschiedene zu konfigurieren

Betriebszustände. Das Sensorelement koppelt das erkannte Flammenflackersignal in das digitale Signal ein

Konditionierungs-IC über einen Differenzeingangsschaltkreis mit sehr hoher Impedanz. Der digitale IC-Chip konvertiert

Das Signal wird über einen 14-Bit-ADC in ein digitales Format umgewandelt, was die anschließende Signalverarbeitung und Logik erleichtert

Steuerung. Konfigurationen wie Erkennungsempfindlichkeit (Triggerschwelle), Blindzeit nach Trigger-Reset, Signalimpuls-Zählzeitfenster, Algorithmen und die Auswahl von drei Betriebsmodi können vom externen Controller (µC) über die Single-Wire-Kommunikationsschnittstelle (SERIN) implementiert werden, um interne Register zu konfigurieren. Während der routinemäßigen kontinuierlichen Flammenerkennung muss der µC nicht aktiv bleiben (er kann in den Standby-Modus wechseln, um Strom zu sparen). Erst wenn die digitale Sonde ein Flammenflackersignal erkennt, das die vorkonfigurierten Triggerbedingungen erfüllt, sendet der interne Konditionierungs-IC über die INT/DOCI-Schnittstelle einen Interrupt-Weckbefehl an den µC und fordert den µC auf, nachfolgende Steueraktionen zu aktivieren und auszuführen. Abhängig vom konfigurierten Betriebsmodus kann der µC auch periodisch oder zwangsweise den digitalen Flammensignalwert von der Sonde über den DOCI-Anschluss lesen und dann Folgeaktionen basierend auf seinem programmierten Algorithmus bestimmen. Dank des energieeffizienten Interrupt-Weckmechanismus eignet sich dieses digitale Sensorsystem ideal für Anwendungen mit hohen Energiesparanforderungen, insbesondere batteriebetriebene Szenarien, und ist damit die energieeffizienteste Sensorsteuerungslösung auf dem Markt.

2.Charakteristik

1.Digitale Signalverarbeitung mit bidirektionaler Kommunikation zum Controller;

2.Konfigurierbare Erkennungsauslösebedingungen und Unterstützung für drei verschiedene Betriebsmodi, die die Ausgabe der Ergebnisse der Überwachung offener Flammen und die Ausgabe von ADC-gefilterten Flammensignaldaten ermöglichen;

3. Eingebauter Butterworth-Bandpassfilter zweiter Ordnung für den Infrarotsensor, der Eingangsstörungen von anderen Frequenzen abschirmt;

4. Der Infrarot-Signalaufbereitungsschaltkreis ist vollständig in einer elektromagnetischen Abschirmungsabdeckung gekapselt, wobei nur die Strom- und Digitalschnittstellen-Pins freiliegen, was eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Hochfrequenzstörungen bietet;

5. Der Betriebsmechanismus des Systems ist stark auf Energieeffizienz optimiert und eignet sich daher für batteriebetriebene Geräte.

6.Stromversorgungsspannung und On-Chip-Temperaturerkennung;

7. Funktioniert mit schneller Stabilisierung nach einem Selbsttest beim Einschalten;

8. Verwendet umweltfreundliches LiTaO₃-Sensormaterial und hält sich strikt an die RoHS-Umweltanforderungen, ohne dass Ausnahmen oder eine RoHS-Zertifizierung erforderlich sind.

3.Anwendung

1. Verschiedene Überwachungsgeräte für offene Flammen;

2. Feuermelder;

3. Flammenerkennungsgeräte für das Internet der Dinge;

4. Feuermelder für Häuser, Industrieanlagen und Fabriken.

4. Leistungsparameter

4.1 Maximale Bewertungen

Eine elektrische Überbeanspruchung, die die in der folgenden Tabelle aufgeführten Parameter überschreitet, kann zu dauerhaften Schäden am Gerät führen. Ein Betrieb außerhalb der maximalen Nennbedingungen kann die Zuverlässigkeit des Geräts beeinträchtigen.

Parameter	Symbol	Min.	Max.	Einheit
Versorgungsspannung	VDD	-0.3	3.6	V	25℃
Pin-Spannung	Vnto	-0.3	Vdd ＋ 0,3	V	25℃
Pin-Strom	Hinein	-100	100	mA	Einmalig, einzelner Pin
Lagertemperatur	TST	-30	70	℃	< 60 % relative Luftfeuchtigkeit
Betriebstemperatur	Toper	-20	55	℃

4.2 Elektrische Eigenschaften (Typische Testbedingungen: TAMB=+25℃, VDD=+3V)

Parameter	Symbol	Min.	Typisch	Max.	Einheit	Notiz
Arbeitsbedingungen
Betriebsspannung	VDD	1.5	3	3.6	V
Arbeitsstrom, Vreg an	IDD1		5	6.0	µA	Dieses Produkt ist nicht geeignet
Betriebsstrom, Vreg aus	IDD		3	3.5	µA	Gilt für dieses Produkt Vdd = 3V, keine Last
Eingabeparameter SERIN
Eingangsspannung niedrig	VIL	- 0,3		0,2Vdd	V
Hochspannung eingeben	VIH	0,8Vdd		0,3 + Vdd	V	Max. V < 3,6 V
Eingangsstrom	Ii	-1		1	µA	Vss
Digitaluhr mit niedrigem Pegel	tL	200		0,1/ FCLK	nS/µS	Typisch: 1–2 µS
Digitaluhr mit hoher Zeitanzeige	tH	200		0,1/ FCLK	nS/µS	Typisch: 1–2 µS
Zeit zum Schreiben von Datenbits	tBW	2/FCLK - tH		3/FCLK-- tH	µS	Typisch: 80–90 µS
Timeout schreiben	tWA	16/FCLK		17/FCLK	µS
Ausgangspin INT/DOCI-OUT
Eingangsspannung niedrig	VIL	- 0,3		0,2Vdd	V
Hochspannung eingeben	VIH	0,8Vdd		0,3 + Vdd	V	Max. V < 3,6 V
Eingangsstrom	IDI	-1		1	µA	Vss
Datenlesbare Einrichtungszeit	TDS	4/Fclk		5/Fclk	µS
Datenbit-Vorbereitungszeit	TBs			1	µS	BELASTUNG < 10 pF
Einschwingzeit des erzwungenen Lesens	TFR	4/FCLK			µS
Klarzeit unterbrechen	TCL	4/FCLK			µS
Digitaluhr mit niedrigem Pegel	TL	200		0,1/ FCLK	nS/µS	Typisch: 1–2 µS
Digitaluhr mit hoher Zeitanzeige	TH	200		0,1/ FCLK	nS/µS	Typisch: 1–2 µS
Lesezeit der Bitdaten	Tbit			24	µS	Typisch: 20–22 µS
Lese-Timeout	TRA	4/FCLK			µS
DOCI-Pulldown-Dauer	TDU	32/FCLK			µS	Zur Datenaktualisierung
Geben Sie PIRIN/NPIRIN ein
PIRIN/NPIRIN zu Vss Eingangsimpedanz		30		60	GΩ	-60mV

Differenzwert des Eingangswiderstands		60		120	GΩ	-60mV
PIRIN-Eingangsspannungsbereich		-53		+53	mV
Auflösung/Schrittweite		6	6.5	7	µV/Zählung
ADC-Ausgangsbereich		511		2^14-511	Zählt
ADC-Bias		7150	8130	9150	Zählt
ADC-Temperaturkoeffizient		-600		600	ppm/K
RMS-Wert des ADC-Eingangsrauschens: F = 0,1 Hz...10 Hz			39	91	µVpp	f = 0,09...7Hz
Messung der Versorgungsspannung
ADC-Ausgangsbereich		2^13		2^14-511	Zählt
Spannungsauflösung		590	650	720	µV/Zählung
ADC-Vorspannung bei 3 V			12600		Zählt	ca. ±10 % Offset

Temperaturmessung (Einpunktkalibrierung erforderlich)
Auflösung				80		Zählt/K
ADC-Ausgangsbereich		511			2^14-511	Zählt
Bias-Wert bei 298K				8130		Zählt	ca. ±10 % Offset
Oszillatoren und Filter
Grenzfrequenz des Tiefpassfilters		FCLK*1,41/2048/π				Hz	2. Ordnung BW
Grenzfrequenz des Hochpassfilters		FCLK*P*1,41/32768/π				Hz	BW 2. Ordnung P = 1 oder 0,5
On-Chip-Oszillatorfrequenz	Fosci	60	64		72	kHz
Systemuhr	FCLK		Fosci/2			kHz