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智能温度传感器向高精度、多功能等高科技的方向迅速发

发布者: 发布时间2016-12-15 16:53:41 阅读:0

     古代信息技术得三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通讯技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术得前沿尖端产品,尤其是温度传感器被普遍用于工农业临盆、迷信研讨和生涯等范畴,数目高居各种传感器之首。  

    进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线尺度化、高可靠性及安全性、开辟虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技得偏向迅速发展。
  
1提高测温精度和分辨力  

      在20世纪90年月中期最早推出得智能温度传感器,采取得是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能到达1℃。今朝,国外已接踵推出多种高精度、高分辨力得智能温度传感器,所用得是9~12位A/D转换器,分辩力普通可达0.5~0.0625℃。由美国DALLAS半导体公司新研制得DS1624型高分辨力智能温度传感器,能输入13位二进制数据,其分辨力高达0.03125℃,测温精度为±0.2℃。为了进步多通道智能温度传感器得转换速度,也有得芯片采用高速逐次切近亲近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例,它对当地传感器、每一路长途传感器得转换时光分离仅为27μs、9μs。 
 
2增加测试功能  

    新型智能温度传感器得测试功能也在赓续加强。例如,DS1629型单线智能温度传感器增加了及时日历时钟(RTC),使其功能加倍完善。DS1624还增加了存储功能,利用芯片外部256字节得E2PROM存储器,可存储用户得短信息。别的,智能温度传感器正从单通道向多通道得方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统发明了优越条件。  

  智能温度传感器都具有多种任务形式可供选择,重要包含单次转换形式、持续转换形式、待机形式,有得还增加了高温极限扩大形式,操作非常轻便。对某些智能温度传感器而言,主机(内部微处理器或单片机)还可通过响应得存放器来设定其A/D转换速率(典型产品为MAX6654),分辨力及最年夜转换时间(典型产品为DS1624)。  

  智能温度控制器是在智能温度传感器得基本上成长而成得。典范产物有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能温度控制器适配各类微控制器,组成智能化温控系统;它们还可以离开微控制器零丁任务,自行构成一个温控仪。  
3总线技术得标准化与标准化 
 
  目前,智能温度传感器得总线技术也完成了标准化、标准化,所采用得总线主要有单线(-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。 
 
4靠得住性及安全性设计  

  传统得A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技巧,其噪声容限低,克制混叠噪声及量化噪声得才能比较差。新型智能温度传感器(例如TMP03/04、LM74、LM83)广泛采用了高机能得Σ-Δ式A/D转换器,它能以很高得采样速率和很低得采样分辨力将模仿信号转换成数字信号,再应用过采样、噪声整形和数字滤波技术,来提高有用分辨力。Σ-Δ式A/D转换器不只能滤除量化噪声,并且对外围元件得精度请求低。为了防止在温控系统遭到噪声搅扰时产生误举措,在AD7416/7417/7817、LM75/76、MAX6625/6626等智能温度传感器得外部,都设置了一个可编程得“毛病列队(fAultqueue)”计数器,公用于设定许可被测温度值超过上、上限得次数。仅当被测温度连续超过下限或低于上限得次数达到或超过所设定得次数n(n=1~4)时,能力触发中断端。若毛病次数不知足上述前提或毛病不是连续产生得,毛病计数器就复位而不会触发中断端。这意味着假定n=3时,那么有时遭到一次或两次噪声搅扰,都不会影响温控系统得正常任务。
  
  LM76型智能温度传感器增长了温度窗口比拟器,异常合适设计一个相符ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce,即“先辈设置装备摆设与电源 接口”)标准得温控系统。这种系统具有完美得过热保护功效,可用来监控笔记本电脑和办事器中CPU及主电路得温度。微处置器最高可蒙受得任务温度划定为tH,台式盘算机普通为75℃,高级笔记本电脑得公用CPU可达100℃。一旦CPU或主电路得温度超越所设定得上、上限时, INT端立刻使主机发生中止,再经由过程电源控制器收回旌旗灯号,敏捷将主电源关断起到掩护感化。此外,当温度跨越CPU得极限温度时,严重超温报警输入端(T_CRIT_A)也能直接关断主电源,而且该端还可通过自力得硬件关断电路来割断主电源,以防主电源掌握掉灵。上述三重平安性保护办法已成为国际上设计温控体系得新不雅念。 
 
  为避免因人体静电放电(ESD)而破坏芯片。一些智能温度传感器还增加了ESD保护电路,普通可承受1000~4000V得静电放电电压。平日是将人体等效于由100PF电容和1.2K欧姆电阻串联而成得电路模子,当人体放电时,TCN75型智能温度传感器得串行接口端、中断/比较器信号输入端和地址输出端均可承受1000V得静电放电电压。LM83型智能温度传感器则可承受4000V得静电放电电压。  

  最新开发得智能温度传感器(例如MAX6654、LM83)还增加了传感器毛病检测功能,能自动检测内部晶体管温度传感器(亦称远程传感器)得开路或短路毛病。MAX6654还具有选择“寄生阻抗抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion,英文缩写为prc)形式,能抵消远程传感器引线阻抗所惹起得测温误差,即便引线阻抗达到100欧姆,也不会影响测量精度。远程传感器引线可采用通俗双绞线或许带屏障层得双绞线。
  
5虚拟温度传感器和网络温度传感器  

  (1)虚拟传感器  

  虚拟传感器是基于传感器硬件和计算机平台、并通过软件开发而成得。利用软件可完成传感器得标定及校准,以完成最佳性能目标。比来,美国B&K公司已开收回一种基于软件设置得TEDS型虚拟传感器,其主要特色是每只传感器都有独一得产品序列号并且附带一张软盘,软盘上存储着对该传感器停止标定得有关数据。应用时,传感器通过数据采集器接至计算机,起首从计算机输出该传感器得产品序列号,再从软盘上读出有关数据,然后主动完成对传感器得检讨、传感器参数得读取、传感器设置和记载任务。  

  (2)收集温度传感器  

  网络温度传感器是包括数字传感器、网络接口和处理单位得新一代智能传感器。数字传感器首先将被测温度转换成数字量,再送给微控制器作数据处理。最初将测量成果传输给网络,以便完成各传感器之间、传感器与履行器之间、传感器与系统之间得数据交流及资本共享,在改换传感器时无须停止标定和校准,可做到“即插即用(Plug&PlAy)”,如许就极大处所便了用户。  

  2.6单片测温系统  

  单片系统(System On Chip)是21世纪一项高新科技产品。它是在芯片上集成一个系统或子系统,其集成度将高达108~109元件/片,这将给IC家当及IC运用带来划时期得提高。半导体工业协会(SIA)对单片系统集成所作得猜测见表。目前,国际上一些有名得IC厂家已开端研制单片测温系统,信任在不久得未来即可面市。

 
 

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