Das DT8380 ist ein Infrarotthermometer, das in sehr ähnlicher Form von verschiedensten Herstellern vertrieben wird. Das Thermometer misst berührungslos Temperaturen zwischen -50°C und 380°C mit einer Genauigkeit von +/-2°C. Im Griff befindet sich eine 9V-Blockbatterie.
Auf der Vorderseite des Thermometers befinden sich zwei Öffnungen. Durch die kleine Öffnung strahlt ein Lasermodul und markiert die Stelle, an der die Temperatur bestimmt wird. Die große Öffnung bildet den optischen Pfad, über den die Infrarotstrahlung ins Innere des Thermometers geführt wird.
Die Baugruppe zur Bestimmung der Infrarot-Lichtstärke ist verhältnismäßig lang. Der Zylinder sorgt dafür, dass seitliches Streulicht die Messung möglichst wenig stört. Linsen für Infrarotstrahlung sind oft aus Germanium oder Silizium gefertigt (siehe beispielsweise Flir Lepton 2.5). Bei dem hier vorliegenden Thermometer war eine günstigere Kunststofflinse ausreichend. Die Fresnelstruktur ist deutlich zu erkennen.
Auf die Rückseite der Baugruppe ist eine kleine Platine angeschraubt, von der drei Leitungen wegführen.
Auf der Platine befindet sich das Infrarot-Sensorelement in einem TO-Package. Es handelt sich um eine sogenannte Thermosäule.
Abgesehen von Ziellaser und Temperatursensor sind alle elektronischen Bauteile des Thermometers auf einer Platine integriert. Auf der einen Seite trägt die Platine das LCD und drei Taster zur Konfiguration des Thermometers. Nach links überdeckt der Kunststoff des LCD-Rahmens zwei LEDs, die die Hintergrundbeleuchtung des Displays darstellen. Auf der anderen Seite der Platine befindet sich der Taster, mit dem der Messvorgang ausgelöst wird.
Der Mikrocontroller, der das Thermometer steuert, wurde direkt auf die Platine gebondet und mit einer schwarzen Vergussmasse vor Umwelteinflüssen geschützt. An der unteren Kante der Platine bietet ein T24C02A-EEPROM ein Speichervolumen von 4kBit. Oberhalb des Mikrocontrollers befinden sich auffällig viele Kondensatoren. Man kann davon ausgehen, dass der Controller damit Ladungspumpen aufbaut, um die unterschiedlichen Spannungen für das LCD generieren zu können. Der Controller aktiviert außerdem über einen Transistor den Markierungslaser. Abgesehen von einigen Widerständen und Kondensatoren wird der IR-Sensor ohne weitere Signalaufbereitung direkt eingelesen.
Die unbestückten Elemente an der oberen Kante der Platine und die zugehörige Beschriftung lassen vermuten, dass die Baugruppe dafür vorbereitet wurde einen Buzzer anzusteuern, der sich direkt aus der Batterie versorgt. Die Hintergrundbeleuchtung wird über zwei Transistoren in der Mitte der Leiterplatte geschaltet.
Ein Holtek HT7530-1 Spannungsregler erzeugt aus der 9V-Batterie eine stabile 3V-Versorgungsspannung. Damit man einen niedrigen Batteriestand trotzdem erkennen kann, wird die Batteriespannung über eine kleine Schaltung aus zwei Transistoren zum Mikrocontroller geführt. Die Transistoren sind mit den Zeichenfolgen 2A und J6 markiert. J6 steht für den NPN-Transistor S9014 von BL Galaxy Electrical, der auf der Platine öfter eingesetzt wurde. 2A ist der SMD-Code für den PNP-Transistor MMBT3906, der von mehreren Herstellern produziert wird. Es scheint recht wahrscheinlich, dass dieser Transistor ebenfalls von BL Galaxy Electrical stammt.
An der linken Kante und in der unteren linken Ecke sind mehrere Durchkontaktierungen platziert. Vss und Vdd erlauben offensichtlich eine Versorgung der Schaltung. Mit Vpp werden üblicherweise erhöhte Versorgungspotentiale bezeichnet, die zum Programmieren eines Bausteins benötigt werden. Der T24C02A benötigt keine erhöhte Programmierspannung. Wahrscheinlich kann man mit dieser Spannung den Mikrocontroller programmieren. RST ist offensichtlich der Reset-Eingang des Controllers. Das Potential PT20 führt zum Ein/Aus-Taster und ermöglicht so das Einschalten über ein Steuersignal.
Es ist gut möglich, dass nach der Produktion des Thermometers über diese Schnittstelle eine Software eingespielt oder ein Test durchgeführt wird. Eine Datenschnittstelle ist nicht direkt zu erkennen. Es kann aber sein, dass gewisse Potentiale, wie zum Beispiel PT20 eine Doppelfunktion erfüllen und zur Datenübertragung genutzt werden.
Die Beschriftung der Kontakte an der linken Kante zeigt, dass darüber eine Kalibration durchgeführt werden kann. Dieser Bereich der Platine ist auch bei geschlossenem Gehäuse durch das Batteriefach im Griff zu erreichen. Das Potential führt direkt zum Mikrocontroller.
Der Mikrocontroller ist auf einem Die mit einer Kantenlänge von 2,4mm integriert. Um was für einen Baustein oder Hersteller es sich handelt lässt sich nicht mit letzter Sicherheit klären. Abgesehen von den üblichen Funktionen benötigt der hier vorliegende Mikrocontroller einen leistungsstarken Analog-Eingang, die Ladungspumpen zur Versorgung des LCDs und die passenden Ausgänge zur Ansteuerung des LCDs.
Ein Mikrocontroller, der sehr gut zu dem vorliegenden integrierten Schaltkreis passen würde, wäre der SD8709 der chinesischen Firma Hangzhou SDIC Microelectronics. Es handelt sich um ein sogenanntes ASSP, ein anwendungsspezifisches Standardprodukt, also ein integrierter Schaltkreis, der für eine spezielle Anwendung entwickelt wurde.
Der SD8709 basiert auf einer 8Bit-RISC-Architektur, enthält 512B RAM und 16kB eines nichtflüchtigen Speichers, der allerdings nur einmal beschrieben werden kann. Zum Beschreiben muss die Programmierspannung Vpp anliegen. Der Baustein besitzt intern einen 32kHz- und einen 4MHz-Oszillator. Außerdem kann ein externer Quarz als Referenz herangezogen werden. Es steht auch eine Real-Time-Clock zur Verfügung.
Der SD8709 besitzt zwei differentielle Analog-Eingänge. Ein Vorverstärker ermöglicht eine Verstärkung um bis zu 200. Der darauffolgende 24Bit-Analog-Digital-Wandler bietet bei 8S/s eine effektive Auflösung von 18,8Bit. Die Abtastrate lässt sich auf bis zu 2kS/s erhöhen.
Mit einer Versorgungsspannung in Höhe von 3V nimmt der SD8709 typischerweise 1,5mA auf. Im Standby, bei 1,5µA, ist der 32kHz-Takt weiterhin verfügbar. Am Pin ACM liefert der Baustein eine konfigurierbare Referenzspannung. Über den Pin LBTIN wird eine leere Batterie diagnostiziert.
Der LCD-Treiber enthält eine Boost-Schaltung und steuert bis zu 24x4 Segmente an. Daneben bietet der SD8709 einige der üblichen Ein- und Ausgänge, darunter SPI, I2C, UART, fünf Taster-Eingänge und einen Buzzer-Ausgang.
Es ist offensichtlich, dass man versucht hat alle Funktionen zu integrieren, die für ein Infrarot-Thermometer notwendig sind, um gleichzeitig auf alles nicht Notwendige zu verzichten. Das Datenblatt beschreibt als typische Applikationen neben dem Infrarot-Thermometer nur noch allgemein das Messen schwacher Signale.
Die einzigen Bezeichnungen, die sich auf dem Die finden, sind die Zeichenpaare 21 und A5 in der oberen rechten Ecke und sieben Maskenrevisionen in der unteren rechten Ecke. Den Farben und Strukturen nach zu urteilen, handelt es sich um drei Metalllagen und ihre Durchkontaktierungen.
Trotz der hohen Integrationsdichte kann man im oberen Bereich links deutlich die unregelmäßige Struktur eines großen Logik-Blocks erkennen. Rechts befindet sich ein großer Speicherbereich.
Im Detail kann man im Logikbereich die regelmäßig horizontal verlaufenden Versorgungsleitungen erkennen, die von beiden Seiten gespeist werden. Nach unten führen sehr viele Signalleitungen.
Der große Speicherbereich enthält eine große regelmäßige Fläche, die auf zwei Seiten mit verhältnismäßig breiten, strukturell abweichenden Schaltungen flankiert wird. Mit Sicherheit ist dies der OTP-Speicher, der wahrscheinlich auf einem EEPROM basiert. Üblicherweise benötigt man auffällige Ladungspumpen, um einen EEPROM zu beschreiben (siehe dazu zum Beispiel den 24xx04). Hier sind keine Ladungspumpen zu erkennen. Das passt dazu, dass der Speicher nur für ein einmaliges Beschreiben ausgelegt wurde und die Schnittstelle auf der Platine einen Anschluss für eine Programmierspannung Vpp bietet.
In der unteren Hälfte des Dies sind einige unterschiedlichen Funktionsblöcke integriert. Die dichten, regelmäßigen Strukturen im rechten Teil könnten Speicherbereiche darstellen. Dort befindet sich mit Sicherheit der SRAM, vielleicht auch eine Matrix zur Umwandlung von Microcode in Steuersignale.
In den unterschiedlichen Strukturen befinden sich unter anderem die Boost-Schaltung zur Versorgung des LCDs, der Vorverstärker des Analog-Eingangs und der zugehörige Analog-Digital-Wandler.
In den linken Ecken sind zwei Strukturen überraschend weit außen platziert. Das obere Element erinnert an einen Oszillator. Im Hinblick auf das Datenblatt scheint es sehr wahrscheinlich, dass in den Ecken der 32kHz- und der 4MHz-Oszillator integriert wurden.
