Температурные датчики Dallas Semiconductor.

П. Вовк

Температурные датчики Dallas Semiconductor.

╚Температура в течение дня будет изменяться от 10 до 16 градусов┘╩ Эти слова мы часто слышим по радио, собираясь на работу И соответственно принимаем какие-то решения относительно обеспечения комфортных условий для нашей жизни. Для этого мы обладаем аналитическим аппаратом - мозгом. Устройства же автоматики таким аппаратом пока не обладают, да и прогноз погоды пока не для них┘ Но задача обеспечения тепловых режимов работы для автоматики стоит очень остро не один десяток лет И датчиков температуры разработано за это время несметное количество. Фирма Dallas Semiconductor не осталась в стороне от этого процесса и разработала собственную серию цифровых и аналоговых датчиков температуры. Как раз о них и пойдет речь в этой статье.

Цифровые температурные датчики позволяют избежать многих проблем, связанных с передачей аналогового сигнала от полупроводникового датчика к входу АЦП или компаратора. Эти проблемы связаны с тем, что выход термодатчика, как правило, маломощный и линия передачи аналогового сигнала сильно подвержена влиянию электромагнитных полей и помех, что может существенно исказить результаты измерений. Кроме того, в случае, если датчик удаленный, приходится учитывать и падение напряжения на ней, что еще более осложняет обработку результатов измерений. Таким образом, даже при наличии достаточно линейного и точного элемента преобразования, производители не могут гарантировать точность лучше 1,5 .. 2,0ºС.

В случае же цифрового термодатчика процесс преобразования ╚аналоговый сигнал-код╩ производится прямо на кристалле, и в дальнейшем данные на приемник информации поступают уже в цифровом виде.

Как правило, цифровые температурные датчики имеют последовательный интерфейс и строятся по схеме, приведенной на рис. 1.

Рисунок 1. Блок-схема стандартного цифрового температурного датчика

Dallas Semiconductor в своих термодатчиках применяет интерфейсы SPI, 3-проводный интерфейс (очень похожий по логике на SPI), I²C и 1-проводный (MicroLan). Цифровые датчики температуры Dallas Semiconductor часто содержат накристалле дополнительные блоки, позволяющие значительно расширить сферу их применения и облегчающую построение блоков автоматики, так как содержат готовые стандартные узлы. Среди таких узлов можно выделить термостат, статическая и энергонезависимая память, встроенные регистры критической температуры, программируемые пользователем.

Термостат в самом общем случае состоит из двух ячеек энергонезависимой памяти, в которых содержатся значения критических температур и логического блока, имеющего 3 вывода: TH, TL, и TCOM. Логика работы стандартного термостата ясна из рис. 2.

Рисунок 2. Логика роботы стандартного термостата

Иногда, с целью экономии количества выводов, применяется только гистерезисный выход, а в датчиках, использующих 1-проводный интерфейс, их нет вообще. Признаком того, что температура вышла за указанные пределы, является установление флагов в регистрах самого термодатчика. Исключением является только DS1821 - у него цифровой вывод в нормальном режиме работы используется как гистерезисный выход термостата.

При производстве полупроводниковых датчиков температуры невероятно сложно достичь линейности преобразования во всем диапазоне измеряемых температур, который в большинстве датчиков составляет -55 .. +125ºС. Как видно из рис. 3, на краях этого диапазона наблюдается значительное ухудшение линейности и нарастание ошибки преобразования. Для подавляющего большинства датчиков разных производителей, сведения, приведенные в документации справедливы лишь для диапазона -30 .. +110ºС. Поэтому приходится применять либо неполупроводниковые температурные датчики, либо заниматься построением корректировочных таблиц. С этой точки зрения интересна микросхема DS1624. Она имеет 256 байт EEPROM и очень маленький шаг преобразования. Таким образом, у конструктора в зависимости от поставленной перед ним задачи, есть выбор, связанный с построением корректировочной таблицы - либо с ее помощью скомпенсировать нелинейность преобразования на краях диапазона, либо ограничиться узким диапазоном измерений, но построить систему с разрешающей способностью, предоставленной этой микросхемой, т.е. порядка нескольких сотых - одной десятой доли градуса Цельсия. При этом корректировочная таблица заносится непосредственно в саму микросхему.

Рисунок 3. Зависимость погрешности измерений от температуры

В последнее время у Dallas Semiconductor появились и аналоговые датчики и температурные компараторы.

Далее приведены основные параметры датчиков температуры Dallas Semiconductor, сгруппированных по типу интерфейса.

Термодатчики с интерфейсом SPI/3-проводным:

DS1620

Полный термостат Шаг преобразования температуры 0,5ºС (9-бит преобразование) Корпусные исполнения DIP8, SOIC8 DS1722 Точность измерения температуры +2ºС Шаг преобразования температуры от 1,0 до 0,0625оС (программируемая разрядность преобразования от 8 до 12 бит) Имеет раздельное питание аналоговой (2,65 .. 5,5 В) и цифровой (1,8 .. 5,5 В) части Корпусные исполнения SOIC8, uSOP8 Термодатчики с интерфейсом I²C:

DS1621

3-разрядная адресная шина Гистерезисный вывод термостата Шаг преобразования температуры 0,5оС (9-бит преобразование) Корпусные исполнения DIP8, SOIC8

DS1624

3-разрядная адресная шина Шаг преобразования температуры 0,03125ºС (13-бит преобразование) 256 байт встроенной EEPROM памяти Корпусные исполнения DIP8, SOIC8

DS1629

Встроенные часы реального времени Шаг преобразования температуры 0,5оС (9-бит преобразование) 32 байт SRAM общего назначения Корпусное исполнение SOIC8

DS1721

3-разрядная адресная шина Гистерезисный вывод термостата Точность измерения температуры +1ºС Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625ºС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит) Корпусные исполнения SOIC8, uSOP8

DS1775

Точность измерения температуры +2ºС Гистерезисный вывод термостата Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625ºС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит) Корпусное исполнение SOT23-5

DS1780

Точность измерения температуры +0.5ºС Шаг преобразования температуры 0,5ºС (разрядность преобразования 9 бит) Контроль шести напряжений Встроенный генератор сигнала RESET 2-разрядная адресная шина 8-разрядный ЦАП для управления вентиляторами Контроль скорости вращения 2-х вентиляторов Корпусное исполнение TSSOP24

DS75

3-разрядная адресная шина Гистерезисный вывод термостата Точность измерения температуры +2ºС Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625ºС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит) Корпусное исполнение SOIC8 Термодатчики с интерфейсом 1-Wire (MicroLan): DS18B20 64-битный уникальный серийный номер Два программируемых регистра критической температуры Точность измерения температуры +0.5ºС Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625ºС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит) Нулевой ток покоя Корпусные исполнения TO-92, SOIC8

DS18S20

64-битный уникальный серийный номер Два программируемых регистра критической температуры Точность измерения температуры +0.5ºС Шаг преобразования температуры 0,5ºС (разрядность преобразования 9 бит) Нулевой ток покоя Программная совместимость с DS18B20 Корпусные исполнения TO-92, SOIC8

DS1821

Гистерезисный вывод термостата 64-битный уникальный серийный номер Точность измерения температуры +1ºС Шаг преобразования температуры 1ºС (разрядность преобразования 8 бит) Корпусные исполнения PR-35, TO-220, SOIC8

DS1822

64-битный уникальный серийный номер Два программируемых регистра критической температуры Точность измерения температуры +0.5ºС Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625ºС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит) Нулевой ток покоя Программная совместимость с DS18B20 Корпусные исполнения TO-92, SOIC8 Аналоговые термодатчики:

DS56

Сдвоенный температурный компаратор Встроенный источник опорного напряжения Аналоговый вывод датчика температуры Выводы компараторов выполнены по схеме с ОК Чувствительность 6,20 мВ/оС Точность измерения температуры +2оС в диапазоне 0 .. 85ºС и +3ºС в диапазонах -40 .. 0ºС и +85 .. +125ºС Корпусное исполнение SOIC8

DS60

Чувствительность 6,20 мВ/ºС Корпусное исполнение SOT-23

Кроме перечисленных выше термодатчиков, Dallas Semiconductor встраивает цепи измерения температуры даже в самых неожиданных устройствах, например, в приборах автоматической идентификации iButton, часах реального времени и т.д.

Как видно из этой статьи, спектр температурных датчиков Dallas Semiconductor достаточно широк для построения измерительных сетей любой сложности. И прогноз погоды для устройств автоматики совсем необязателен┘







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.