Цифровые датчики температуры

Более совершенными по сравнению с рассмотренными выше термодатчиками являются цифровые датчики температуры. Они осуществляют прямое преобразование величины температуры в цифровой код, контролируют выход температуры за установленные пределы, имеют стандартные интерфейсы, позволяющие подключать множество датчиков к одной шине.

Они позволяют с помощью центрального процессора снимать температурные характеристики с измеряемого объекта в течение длительного времени.

В качестве примера рассмотрим датчик температуры DS1621 фирмы Dallas Semiconductor, который позволяет измерять температуру окружающей среды в диапазоне от -55°С до +125°С с точностью ±0,5°С. Датчик позволяет считывать температуру с разрешением девяти разрядов.

На рис. 10.11 приведена структурная схема датчика температуры DS1621. Прибор содержит:

  • • температурный датчик;
  • • энергонезависимую память;
  • • логику управления;
  • • регистр конфигурации;
  • • интерфейс PC.
Структурная схема датчика температуры DS1621

Рис. 10.11. Структурная схема датчика температуры DS1621

В памяти датчика хранятся серийный номер изделия и предельные значения температуры: верхний tH и нижний ^пределы. В регистре конфигурации хранится информация, управляющая режимом работы DS1621.

Возможны два режима работы — с внешним запуском измерителя или с периодическим автоматическим запуском измерителя с периодом около секунды. В первом случае необходимо на микросхему выдать специальную команду (байт данных через интерфейс /2С), который инициирует запуск измерителя. Затем, через секунду можно извлечь из датчика результат измерения. Во втором случае можно время от времени «запрашивать» датчик о последнем результате измерений. Первый случай более экономичный, второй — более простой.

Имеется специальный режим работы DS1621, при котором микросхема программируется один раз, а затем может функционировать без всяких дополнительных воздействий со стороны микроконтроллера.

При этом DS1621 будет периодически (раз в секунду) измерять температуру и сравнивать ее с двумя пределами — верхним и нижним. Если верхний порог превышен, то на специальном выводе микросхемы уровень сигнала становится высоким или наоборот низким — по вашему желанию (это указывается при программировании режима). Если же температура стала ниже нижнего порога, то уровень напряжения на выводе микросхемы меняется на противоположный. Такой режим работы схемы называется термостатированием. Верхний tH и нижний tL пределы заносятся в DS1621 при программировании режима работы. Этот режим очень удобен при построении автономных систем поддержания температуры в заданных пределах, так как он требует однократного программирования DS1621, который далее может работать совершенно автономно, поскольку все настройки режимов сохраняются в его внутренней энергонезависимой памяти.

Связь микроконтроллера с DS1621 осуществляется через двухпрово- дный интерфейс (шина) PC, который позволяет объединить в систему большое количество различных устройств. Одно из устройств, подключенных к линии, является ведущим (master), остальные — ведомыми (slave). Информация DI/О, передаваемая по интерфейсу PC, воспринимается подключенными к нему устройствами либо как команды, либо как данные. Команды генерируются ведущим и обеспечивают различные варианты поиска и адресации ведомых устройств, определяют активность на линии даже без непосредственной адресации отдельных компонентов, управляют обменом данными в сети и т.д.

В интерфейсе PC используются стандартные уровни сигналов ТТЛ, а питание компонентов осуществляется от внешнего источника питания ип.

Каждый датчик DS1621 имеет уникальный серийный номер, благодаря чему к одной шине можно подключать несколько приборов. Датчики можно размещать в различных местах и собирать информацию ведущему шины по простому двухпроводному кабелю.

Ведущий микроконтроллер сначала должен передать по шине команду, позволяющую выделить нужный из множества включенных датчиков. Ведущий может также узнать, сколько и какие приборы присутствуют на шине.

После выполнения функциональной команды память и управление соответствующим датчиком становятся доступны и ведущий может выполнять любую команду чтения данных и управления прибором.

Для измерения температуры в DS1621 используются два генератора частоты с разными температурными коэффициентами, настроенными на одну температурную точку (обычно -55°С). Разность между частотами генераторов является исходным значением для формирования цифрового кода, соответствующего измеряемой температуре. Датчик выполняет измерение температуры только после получения команды запуска от ведущего шины. Цифровые данные сохраняются в 16-битной памяти. При отрицательной температуре результат представляется в дополнительном коде.

После того как датчик DS1621 выполнил температурное преобразование, значение температуры сравнивается с предельными значениями tH и tL, хранящимися энергонезависимой памяти. Если температура выше tH или ниже tL, то в датчике устанавливается флаг выхода температуры за допустимые пределы и датчик отвечает ведущему на аварийную команду поиска. В результате датчик будет идентифицирован и немедленно считан.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >