Page 1 of 23 비접촉온도측정원거리온도측정 32ⅹ32 Thermopile Arrays High Accuracy Digital Interface : UART 3.3V TTL (5V tolerant) 제품 Rev 번호를꼭확인하세요!! (6,23page 참고 ) PCB Rev1 이상의제품은윈도우프로그램사용시 R5버전이상을사용해야합니다. 제품설명 DTPA-UART-3232 는 32ⅹ32개의 Array 센서를내장하여동시에 1024개픽셀의대상온도를얻을수있습니다. DTPA-UART-3232 를이용하여열화상이미지구현이가능합니다. DTPA-UART-3232 는측정대상범위에서고열분포위치를쉽게알수있습니다. DTPA-UART-3232 는접촉을하지않고원하는물체표면의온도를 1초이내에정확하게측정할수있는온도센서모듈입니다. DTPA-UART-3232 는온도계산프로세서를내장하고있어정확한온도값을출력합니다. (Master Controller에온도계산알고리즘이필요하지않습니다.) DTPA-UART-3232 는디지털통신 (UART) 으로온도를출력합니다. 센서온도와대상온도를동시에측정합니다. 특징 응용분야 측정대상온도구간 : -10 ~ 200 동작온도구간 : -20 ~ 70 분해능 : 0.1 FOV ( 가로 :33, 세로 :33 ) 정확도 : ±2% ( 실험실기준 ) 입력전압 : 5V 통신인터페이스 : UART 3.3V TTL (5V tolerant) 열화상과열방지시스템산업용온도측정장치배전반, 분전반과열감지용사람의위치판별이필요한환경가전기기 PCB 내의발열지점확인
Page 2 of 23 Absolute Maximum Ratings Absolute Maximum Rating 값을초과하는조건에서제품을동작시킬경우치명적인손상을가 할수있습니다. Parameter Symbol Conditions min Typ Max Unit Supply Voltage Vcc Measured Versus GND -0.2 6.0 V Storage temperature Tstor -40 85 Operating temperature Top -20 70 Electrical Requirements Parameter Symbol Conditions min Typ Max Unit 공급전압 Vcc Measured versus GND 4.5 5 5.5 V 방사율 (Emission Coefficient) 0.97 소비전류 (5V, 25 기준 ) Full ambient temp. range, Typical value, no output load 34.2 35 ma UART TX High Voltage 3.3 3.5 V UART RX High Voltage 3 3.3 5.5 V UART RX pins are 5V tolerant. Operational Characteristics if not otherwise noted, 25 ambient temperature, 5V supply voltage and object with =0.97 were applied Parameter Symbol Conditions min Typ Max Unit Field of View FOV 32 Sensors( 가로 ) 33 32 Sensors( 세로 ) 33 degree 픽셀수 32 * 32 1024 pixel 온도측정범위 Tobj -10 200 동작온도 ( 주변온도 ) Tamb -20 70 온도 update 시간 Fout 500 msec 정확도 AccT ±2 % Resolution Digital 0.1 Standard Start-UP Time tstart 30 sec Stabilization Time tstab 1 min
Page 3 of 23 Mechanical Dimensions 단위 : mm < TOP View > <Side View > <BOTTOM View > 제품사진 < TOP View > < Side View > < BOTTOM View > 커넥터안내 PCB 에실장된커넥터는 molex 5267-04 입니다. 기본센서모듈만구매시커넥터와케이블은제공되지않습니다. ( 별도로 molex 5264-04 와 5264 용클림프전선을구매하시면됩니다.) 케이블은 DTPA-3232-TestKit 구매시에만기본제공이됩니다.
Page 4 of 23 32ⅹ32 Optical Orientation
Page 5 of 23 UART Protocol 1. 통신규격 통신속도 : 115200 bps DATA : 8 bit Parity : NONE Stop : 1bit 2. 송수신시퀀스 Request 주기 : 반드시최소 500ms 이상 최초전원연결후최소 30초이후부터통신을시작하기바랍니다. ( 응답은하지만정확한온도데이터가아닙니다. 가급적 1분이후부터의온도를측정하십시오.) Response까지의시간 (1~217ms) 은모듈의온도가업데이트된이후응답이이뤄지기때문에요청타이밍에따라응답시간의변동이있습니다. 3. ADDRESS MAP ( DTPA-UART-3232-프로토콜가이드.xlsx 참고 ) Address Data Length HEX DEC Short Type Description 0x0000 0 1 Signed Sensor Temperature 0x0001 1 1 Signed Temp. of PIXEL 0 0x0002 2 1 Signed Temp. of PIXEL 1 0x0003 3 1 Signed Temp. of PIXEL 2 0x0004 4 1 Signed Temp. of PIXEL 3 : : : : : : : : : : 0x03FF 1023 1 Signed Temp. of PIXEL 1022 0x0400 1024 1 Signed Temp. of PIXEL 1023
Page 6 of 23 4. Request/ Response - 센서온도 / 픽셀온도전체데이터 Read 예제 Request ( Master 센서모듈 ) Response ( 센서모듈 Master ) Field Name Hex DEC Field Name Hex DEC START 0x11 17 START Hi 0x16 22 Start Address Hi 0x00 START Lo 0x98 152 0 Start Address Lo 0x00 Data Value 1 Hi 센서온도 No. of Data Hi 0x04 Data Value 1 Lo 1025 No. of Data Lo 0x01 Data Value 2 Hi 대상픽셀 0 END 0x98 152 Data Value 2 Lo Data Value 3 Hi Data Value 3 Lo Data Value 1024 Hi Data Value 1024 Lo Data Value 1025 Hi Data Value 1025 Lo 대상픽셀 1 대상픽셀 1022 대상픽셀 1023 END Hi ( NOTE 1) 0x1A 26 END Lo 0x9C 156 6 Byte Request 2054 Byte Response 위예제는한번에전체온도데이터를읽어오는명령입니다. Data Value 출력순서 : 센서온도 (2Byte) + 대상픽셀온도 (1024*2= 2048 Byte) 픽셀데이터출력순서 : 0, 1, 2, 3, 4, 5 ~ 1022, 1023 의순서로각데이터당 2byte 씩출력됩니다. 센서온도란? 모듈의온도입니다. 픽셀온도란? 피사체의온도입니다. 1024개의온도데이터가각각존재합니다. NOTE 1 (2017.7.21 추가.) 통신데이터신뢰성차원에서데이터의끝을알수있는 byte 를추가하였습니다. 제품 PCB에 REV1 표시가있으면업데이트가된제품입니다.(REV 숫자가 1보다크면해당 ) 기존사용하시던업체중제품업데이트가필요하신분은당사 (070-8235-0820) 으로연락바랍니다. 제품에 REV 표시가없으면데이터시트 ver 1.2를참고하여야합니다.
Page 7 of 23 5. 원하는데이터수량만큼통신하는방법. ( DTPA-UART-3232- 프로토콜가이드.xlsx 참고 ) 마스터측 MCU의 RAM size의제약에따라한번에 2K 이상통신이힘든경우, Start Address 및 No. of Data 를설정하여원하는수량만큼통신이가능합니다. 단, 요청데이터수량이변경된다고해서 Request 주기가변경되는것은아닙니다. Request Command 주기는항상최소 500ms 이상이되어야합니다. 예1 ) 센서온도만읽어오기 ( Start Address : 0x0000, No. of Data : 0x0001 ) Request ( Master 센서모듈 ) Response ( 센서모듈 Master ) Field Name Hex DEC Field Name Hex DEC START 0x11 17 START Hi 0x16 22 Start Address Hi 0x00 START Lo 0x98 152 0 Start Address Lo 0x00 Data Value 1 Hi 센서온도 No. of Data Hi 0x00 Data Value 1 Lo 1 No. of Data Lo 0x01 END Hi 0x1A 26 END 0x98 152 END Lo 0x9C 156 6 Byte Request 6 Byte Response 예2 ) 0~511 픽셀온도읽어오기 ( Start Address : 0x0001, No. of Data : 0x0200 ) Request ( Master 센서모듈 ) Response ( 센서모듈 Master ) Field Name Hex DEC Field Name Hex DEC START 0x11 17 START Hi 0x16 22 Start Address Hi 0x00 START Lo 0x98 152 1 Start Address Lo 0x01 Data Value 1 Hi PIXEL 0 No. of Data Hi 0x02 Data Value 1 Lo 512 No. of Data Lo 0x00 Data Value 2 Hi PIXEL 1 END 0x98 152 Data Value 2 Lo : : Data Value 512 Hi Data Value 512 Lo PIXEL 511 END Hi 0x1A 26 END Lo 0x9C 156 6 Byte Request 1028 Byte Response
Page 8 of 23 예3 ) Start Address 와 No. of Data 조합이맞지않는경우는응답데이터는없습니다. DTPA-UART-3232 의마지막주소는 0x0400 입니다.(page 5 Address Map 참고 ) 만약 Start Address : 0x0400 이라면읽어들일픽셀데이터는 1 픽셀밖에없습니다. 따라서, 이런상황에서는 No. of Data 는 0x0001 이되며 1을넘는숫자는설정불가입니다. DTPA-UART-3232-프로토콜가이드.xls 파일을참고하면더욱쉽게알수있습니다. 6. 온도계산법 예제 1) 영상온도 응답한데이터 HEX DEC Data Value 1 Hi Data Value 1 Lo Data Value 2 Hi Data Value 2 Lo 0x016D 365 0x00FA 250 온도 : 0x016D = 365 --> 36.5도온도 : 0x00FA = 250 --> 25.0도예제2) 영하온도응답한데이터 HEX DEC Data Value 1 Hi Data Value 1 Lo Data Value 2 Hi Data Value 2 Lo 0xFFF1 0xFF9C 온도 : 0xFFF1 -> (2 의보수연산 ) -> 0x000F = 15 즉, -1.5 도 온도 : 0xFF9C -> (2 의보수연산 ) -> 0x0064 = 100 즉, -10.0 도 Pin Assignment Name Description Else 5V TX Supply Voltage 5V Output 3.3V TTL RX Input 3.3V TTL 5V Tolerant GND Ground
Page 9 of 23 1m 거리에서의측정영역도
Page 10 of 23 거리별측정영역계산법 거리 렌즈스펙을반영한수치입니다. 실제와는오차가있을수있습니다.
Page 11 of 23 측정데이터 : 거리에따른온도측정결과및오차 거리별온도측정결과표 350 300 250 200 150 100 50 0-50 -7.5 0 10.6 21.3 41.7 41.4 61.7 60.6 81.7 80.3 150.4 119.3 109.5 99.6 147.9 117.6 107.7 98.2 181 269 250.2 231.3 201.4 211.9 264.8 246 227.5 198.3 208.6 178.1 21.7-7.1-0.3 10.5-6.1 0.2 10.5 20.6 41 60.3 80.7 100 110 120 150 179.7 200 210 230 250 269.6 300 A 지점오차 B 지점오차 A(11cm) B(41cm) 297.1 292.6 30 20 10 0-10 -20-30 실험환경 1. 실험실온도 25 도, 모듈본체전원공급후 30 분방치 2. 흑체 (Black Body) 의온도설정후, 온도안정화 30 분 3. 기준온도확인 : 검교정 OPTRIS 온도측정기이용, 흑체표면에서 11cm 거리에서온도측정 4. 센서모듈과흑체표면과의거리 : 11cm, 41cm 두지점에서각각측정 ( 각지점간 20 분의텀 ) 5. 측정픽셀 : 1024 픽셀중 center 영역인 527 번째픽셀을기준으로함. 픽셀중앙의위치는 PC 프로그램을통해확인 ( 센서의렌즈중앙과흑체의중앙일치확인 ) 6. 온도기록 : 측정위치에센서고정후, 약 10 초간의최대 / 최소값측정평균값 (( 최대 + 최소 )/2) 을기록 제품의온도측정범위는 -10 ~ 200 까지입니다. 측정범위를초과하는온도 (200 이상, -10 이하 ) 의온도도측정은가능합니다. 다만, 측정범위초과구간은온도의정확도를보장할수없습니다.
Page 12 of 23 픽셀온도왜곡구간 아래그림은 32*32 의배치도입니다. 모니터링을요하는물체의배치는가급적주황색, 빨간색셀부분에배치하지마십시오. 고온의대상측정시주변픽셀대비온도차이가발생할수있습니다. 해당픽셀번호는 DTPA-UART-3232-프로토콜가이드.xlsx 파일을참고하세요. <32 ⅹ 32 Active pixel >
Page 13 of 23 Notes 아래와같은환경에서의사용은주의를요합니다. 1. 열이발생되는전자 / 전기기기근처사용. 2. 사용환경 ( 주변온도 ) 이급격히변하는환경. 3. 센서부를손으로잡으면안됩니다. 온도가부정확해집니다. 4. 외부 Case 설계시 Case 내부에열이발생되는소자를가급적모듈근처에배치하지마세요. 5. 외부 Case 재질은가급적금속재질을사용하지마십시오. 플라스틱재질을추천합니다. 6. 센서부 ( 히트싱크 ) 만 Case 외부에돌출되도록설계하지마십시오. Case 내부의온도와 Case 외부의온도차이로인해온도가부정확해질수있습니다. 히트싱크를감싸는형태로설계바랍니다. 7. 모듈의전원을 ON/OFF 하면서측정하면안됩니다. 전원공급후최소 30초이상기다리세요. 8. 데이터수량이많은관계로, MCU로개발한다면 SRAM 사이즈를고려하여선택하십시오. DTPA-UART-3232-Testkit 판매 + PC 프로그램무료제공 처음 UART를사용하시거나, 회로연결에어려움이있으신분들은 DTPA-UART-3232-TestKit 를구매하시기바랍니다. USB 케이블 ( 별도 ) 을통해 PC와연결후, 제공되는커넥터를통해모듈과연결하기만하면됩니다. 그리고무료배포되는윈도우용프로그램을실행하면손쉽게온도측정 / 기록이가능합니다. 또한최대 5포인트의온도알람및저장기능이제공됩니다. 별도의회로구성이필요없습니다. < PC 프로그램 : 메인화면 >
Page 14 of 23 < PC 프로그램 : Chart 화면 > < PC 프로그램 : 포인트별온도확인화면 > 윈도우환경 (window10 실행가능 ) 에서사용가능합니다. 구형노트북또는올인원 PC의모바일 CPU에서는프로세스처리가늦어온도표시에문제가있을수있습니다. 최소 i5 급이상의 CPU에서구동하시기바랍니다. DTPA-UART-3232-TestKit 제품링크 http://diwellshop.com/product/detail.html?product_no=710&cate_no=145&display_group=1
Page 15 of 23 DTPA-UART-3232-TestKit 구성품 USB Converter - 1EA DTPA-UART-3232-1EA 제품연결 Cable - 1EA USB Cable 은별도구매입니다. (mini 5pin) 별도전원어뎁터가필요없습니다. Ordering Guide DTPA - - Laser Protocol Pixel 측정온도범위 Laser 없음 485 MODBUS 485 RTU 3232 32 * 32 = 1024pixel -10 ~ 200 UART UART 3.3V TTL -10 ~ 200 예 ) DTPA-UART-3232-32*32 Array, UART 통신을의미합니다.
Page 16 of 23 자주묻는질문 측정거리가얼마나되나요? 간단한질문이지만어떻게보면상당히어려운질문입니다. 측정거리는단순히한가지요소만으로명확하게결정되는것이아닙니다. 온도측정에영향을미칠수있는요소를몇가지나열하면아래와같습니다. 외부의빛, 공기중의먼지, 수증기, 물체의재질, 크기, 움직임, 사용자의기준, 사용목적등등많습니다. 여러요소가있지만, 아래그림은물체의크기만을고려하여거리를판단하는설명입니다. 실제각도는아니며개념설명을위한간략도입니다. - 녹색상자는피사체입니다. A, B, C 모두거리만다를뿐같은크기입니다. - 피사체를향하는각선들은센서의바라보는방향을의미합니다.( 센서는총 1024개가존재합니다.) - 파란색원은각센서별측정범위를의미합니다. - A의위치에서는센서가 7포인트를바라봅니다. - B의위치에서는센서가 2~3포인트를바라봅니다. - C의위치에서는센서가 1~3포인트를바라봅니다. - A에서측정되는물체의각포인트별 (7포인트) 온도가전부다르다고가정을해보겠습니다. A의경우는각각의센서가각포인트별로바라보기때문에당연히온도구분이용이합니다. 하지만, B와 C 처럼뒤로멀어질수록 A에서와는달리, 좀더넓은영역을한센서가커버하게됩니다. 이에따라실제피사체내의각각의포인트별온도는다르지만, 측정되는온도는한개의센서영역전체의평균값이기때문에 B나 C 위치에서의온도는 A 위치와의온도와다를수밖에없습니다. 따라서피사체가멀어질수록피사체의온도분포를이미지로표현시선명하지않은것입니다. 결국측정거리는물체의크기와물체의온도분포및사용자가얼마만큼의선명함을얻기를
Page 17 of 23 원하는지에따라상대적으로결정이됩니다. 물론같은화각에서물리적인센서의화소수가매우많다면작은물체라도보다선명하게원거리 측정이가능합니다. 열화상데이터를이용해이미지를표현하면계단형식으로보여집니다. 16page 의 C 부분을더욱확대하면아래와같습니다. - D는센서측정영역중피사체의외각라인부분을측정합니다. - E는측정영역에서피사체의범위를나타냅니다. - F는물체가아닌영역을바라봅니다. 앞서온도는각센서영역전체의평균값이라고안내를하였습니다. 예를들어, E의온도가 50도라고가정, F의온도는 10도로하겠습니다. 실제물체의온도는 50도이며 E부분만이미지로표현이되야하지만, 이미지로그려지는 D 구간의온도는 50도보다낮은온도가표현될것입니다. 또한그려져서는안되는 F 영역까지같은온도로표현이되게됩니다. 이런이유로실제는둥근물체이지만이미지로표현하면계단식으로보이게되는것입니다. 사람이잘측정되나요? 상황에따라다릅니다. 예를들면, 겨울철에사람을찍는것과, 뜨거운여름철에사람을찍는것을들수있습니다. 사람의온도는여름이나겨울이나비슷하겠지만, 겨울철은배경이차갑기때문에공간에서사람의위치한곳의구분이쉬울것이며, 여름철은주변온도가사람의온도와큰차이가없기때문에겨울보다는구분하기가어려울수있습니다. 단, 에어컨을가동중이라면또상황이달라지겠죠. 사람이아닌물체도같은개념으로접근하시면됩니다. Key point는측정하고자하는공간의평균온도대비피사체의물체온도가얼마나차이가있는가입니다.
Page 18 of 23 측정화면예시 (1) < 1m 거리측정 : 사람 > < 60 ~ 70cm 거리측정 : 전기장판 >
Page 19 of 23 측정화면예시 (2) < 2m 거리측정 : 사람 > < 2m 거리측정 : 2 인 >
Page 20 of 23 측정화면예시 (3) < 5m 거리측정 : 사람 > < 10m 거리측정 : 사람 >
Page 21 of 23 측정화면예시 (4) < 2m ~ 2.5m 거리측정 : 천장형광등 / 히터 > < 근거리측정 : 충전기 / 핸드폰 / 모니터 >
Page 22 of 23 측정화면예시 (5) 기타근거리측정 Additional Information manufacturer : Diwell Electronics Co., Ltd. <( 주 ) 디웰전자 > Phone : +82-70-8235-0820 Fax : +82-31-429-0821 Technical support : expoeb2@diwell.com, dsjeong@diwell.com
Page 23 of 23 Revision History Version Date Description V1.0 2017-04-11 First version is released. 1.1 2017-05-30 전체데이터읽는명령오류수정 (6page) * 수정전 No. of Data Hi 0x04 No. of Data Lo 0x02 1026 * 수정후 No. of Data Hi 0x04 1025 No. of Data Lo 0x01 1.2 2017-06-20 1. 온도스펙변경 ( 300 200 ) 2. 통신최소주기변경 (450ms 500ms) 1.3 2017-07-21 1. 통신프로토콜변경 ( 출력데이터의마지막을알수있도록 byte 추가 ) 1-1. 변경이유. 데이터신뢰성확보차원. ( 데이터의끝을알수있기에전송에문제가없는지확인이가능 ) 위사진처럼제품 PCB에 REV1 표시가있으면, 새로운프로토콜적용이된제품입니다. 만약기존구매자분중제품프로토콜업데이트를원하시는업체는당사 070-8235-0820로연락바랍니다. PCB Rev1 제품은윈도우프로그램사용시 R5버전이상을사용하셔야합니다. 2. 부분픽셀온도요청시데이터시트와다른출력현상수정. 1.4 2017-07-27 테스트키트제품명칭변경에따른이름변경 (page 13 ~ 15) - 변경전 : DTPA-3232-TestKit - 변경후 : DTPA-UART-3232-TestKit