溫度傳感器原理圖
溫度傳感器原理圖
數(shù)字溫度傳感器AD7416及其應(yīng)用
AD7416 是美國模擬器件公司(ADI)出品的單片機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)集成電路。其內(nèi)部包含有帶隙溫度傳感器和10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,可將感應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換為0.25℃量化間隔的數(shù)字信號,以便用來與用戶設(shè)置的溫度點進(jìn)行比較。AD7416片內(nèi)寄存器可以進(jìn)行高/低溫度門限的設(shè)置當(dāng)溫度超過設(shè)置門限時,過溫漏級開路指示器(OTI)將輸出有效信號。另外,可以通過I2C接口對AD7416的內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀/寫操作,最多可允許8片AD7416掛接在同一個串行總線上。該溫度傳感器可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的環(huán)境溫度監(jiān)測、工業(yè)過程控制、電池充電以及個為計算機(jī)等系統(tǒng)。
1 基本特性與引腳功能
AD AD7416具有如下基本特性:
●工作電壓范圍為+2.7V~+5.5V;
●測溫范圍為-55℃~+125℃;
●具有10位數(shù)字輸出溫度值,分辨率為0.25℃;
●精度為±2℃(-25℃~+100℃)和±3℃(-55℃~+125℃);
●轉(zhuǎn)換時間為15~30μs,更新速率為400μs;
●帶有過溫漏級開路指示器(OTI);
●具有I2C兼容的串行接口和可選的串行總線地址;
●具有低功耗關(guān)閉模式(典型值為0.2μA);
●可用來升級替換LM75。
AD7416采用8腳表面貼SO和8腳小型SOIC封裝形式,圖1所示為AD7416的引腳排列圖,各引腳功能如表1所列。
表1 AD7416引腳功能
引 腳 | 符 號 |
功 能 描 述 |
1 | SDA | 串行數(shù)據(jù)輸入、輸出端 |
2 | SCL | 時鐘信號輸入端 |
3 | OTI | 過溫漏級開路輸出端 |
4 | GND | 接地端 |
5 | A2 | 串行總線地址輸入端 |
6 | A1 | 串行總線地址輸入端 |
7 | A0 | 串行總線地址輸入端 |
8 | VDD | 電源端 |
2 工作原理
AD7416的內(nèi)部功能框圖如圖2所示。它的片內(nèi)帶隙溫度傳感器可按預(yù)先設(shè)置的工作方式對環(huán)境溫度進(jìn)行實時測量,并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入到溫度值寄存器中(地址00H),其環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系如表2所列。
表2 環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系
環(huán) 境 溫 度 | 二進(jìn)制數(shù)字輸出 |
-50℃ | 11 0011 1000 |
-25℃ | 11 1001 1100 |
-0.25℃ | 11 1111 1111 |
0℃ | 00 0000 0000 |
+0.25℃ | 00 0000 0001 |
+10℃ | 00 0010 1000 |
+25℃ | 00 0110 0100 |
+50℃ | 00 1100 1000 |
+75℃ | 01 0010 1100 |
+100℃ | 01 1001 0000 |
+125℃ | 01 1111 0100 |
AD7416預(yù)先設(shè)置的工作方式分兩種:
●自動測溫方式。在這種方式下,AD7416每隔400μs對環(huán)境溫度測量一次,每次的量化轉(zhuǎn)換時間為15~30μs,其余時間芯片則自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài);
D7 D6 D5 | D4 D3 | D2 | D1 | D0 |
通道選擇 | 故障排隊 | OTI輸出極性 | 比較/中斷 | 工作方式 |
●低功耗方式。這種方式通常應(yīng)用在測溫頻率較低的場合。當(dāng)用戶需要對環(huán)境溫度進(jìn)行測量時,可通過I2C串行接口總線來寫入操作命令,此時,芯片將由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入測溫狀態(tài)。當(dāng)溫度量化轉(zhuǎn)換結(jié)束后,芯片將重新轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。
AD7416內(nèi)部的配置寄存器(地址01H)為8位讀/寫寄存器,可用于設(shè)置操作方式,其格式為:
配置寄存器各部分的功能如下:
●D7~D5始終設(shè)置為000;
●D4和 D3用于設(shè)置故障排隊長度,以防止測溫系統(tǒng)在受到干擾時錯誤地觸發(fā)過溫指示器(OTI),故障排隊長度可分別設(shè)置為1、2、4和6次;
●D2用于設(shè)置OTI的輸出極性。0表示低電平輸出,1表示高電平輸出;
●D1 用于設(shè)置OTI的工作方式。0表示采用比較方式工作,即當(dāng)環(huán)境溫度超過TOTI時觸發(fā)OUT輸出,其輸出電平一直保持到環(huán)境溫度降至THYST;1表示采用中斷方式工作,即當(dāng)環(huán)境溫度超過TOTI的觸發(fā)OTI輸出,其輸出電平將一直保持到下一次讀操作,而在這期間,即使環(huán)境溫度降到THYST,輸出電平也不翻轉(zhuǎn);
●D0用于設(shè)置工作方式。0表示采用自動測溫方式,1表示采用低功耗方式。
THYST溫度點寄存器(地址02H)和TOTI溫度點寄存器(地址03H)均是16位讀/寫寄存器,分別用于設(shè)置低端和高端溫度點的門限值,所設(shè)數(shù)值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存入高9位,其余位置0。
AD7416采用I2C串行總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來實現(xiàn)同外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過程中AD7416作為從器件通過數(shù)據(jù)輸入/輸出線SDA以及時鐘信號線SCL與總線相連。其傳輸時序如圖3所示。當(dāng)SCL保持高電平時,SDA從高電平到低電平的跳變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始信號,隨后傳送AD7416的地址信息的讀/寫控制位。其地址信息的格式為:100A2A1A0R/W。
根據(jù)A2A1A0的不同編碼,最多可允許8片AD7416掛接同一個串行總線上。讀/寫控制位為1時,表示對AD7416進(jìn)行讀操作,為0時,則表示進(jìn)行寫操作。當(dāng)每個字節(jié)傳送結(jié)束時,必須在收到接收數(shù)據(jù)一方的確認(rèn)信號(ACK)后方可開始下一步的操作。然后在地址信息和讀/寫控制位之后傳送片內(nèi)寄存器地址和數(shù)據(jù)。最后,在SCL保持高電平的情況下,當(dāng)SDA從低電平跳變到高電平時將終止數(shù)據(jù)的傳輸操作。
3 應(yīng)用實例
AD7416在每次上電時的默認(rèn)參數(shù)如下:
●TOUI設(shè)置為80℃、THYST設(shè)置為75℃;
●OTI采用比較方式工作;
●OTI輸出低電平有效;
●故障排隊長度設(shè)置為1。
這些默認(rèn)值可使該溫度傳感器在不連接串行總線時用作自動調(diào)溫器,圖4所示就是AD7416作為自動調(diào)溫器的典型應(yīng)用電路原理圖。當(dāng)被測量的環(huán)境溫度低于 THYST時,OTI輸出高電平,Q1導(dǎo)通,繼電器吸合,加熱器開始工作;當(dāng)被測量的環(huán)境溫度高于TOTI時,OTI輸出低電平,將Q1的基極電位拉低以使其截止,繼電器釋放,加熱器停止工作。
實際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個問題:
●為防止環(huán)境干擾,AD7416的電源同地線之間要并接容值大于0.1μF的鉭電容;
●AD7416的感溫器件在芯片內(nèi)部,因此芯片表面要被測物體緊密接觸;
●由于芯片自耗電的存在,AD7416工作時的自身溫升約為0.2,所以在精確測溫時應(yīng)采取低功耗的工作方式;
●OTI輸出端的上拉電阻的阻值越大,流入AD7416的電流越小,其溫升也越小,但上拉電阻最大不能超過30kΩ,通常選10kΩ;
●與I2C兼容的接口總線在AD7416上電后就一直有效,因此在芯片處于休眠狀態(tài)下仍可進(jìn)行片內(nèi)數(shù)據(jù)的讀出和寫入。
非常好我支持^.^
(1) 100%
不好我反對
(0) 0%
相關(guān)閱讀:
- [新品快訊] 安捷倫發(fā)表Agilent N6854A-AG1射頻傳感器網(wǎng)絡(luò)定位軟 2011-04-01
- [新品快訊] 愛特梅爾推出AT30TS750高精度數(shù)字溫度傳感器系列 2011-03-30
- [新品快訊] 霍尼韋爾推出單面液體介質(zhì)選項TruStability壓力傳 2011-03-30
- [新品快訊] 霍尼韋爾推出SL353系列全極數(shù)字霍爾效應(yīng)傳感器集 2011-03-30
- [新品快訊] 霍尼韋爾推出新構(gòu)形傳感器—100和180角位移傳感 2011-03-30
- [傳感技術(shù)] 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的河流自動監(jiān)測站設(shè)計 2011-03-28
- [測量儀表] 基于PXI平臺的傳感器測量系統(tǒng) 2011-03-24
- [廠商新聞] 飛思卡爾推出MM912J637用于汽車電池監(jiān)控的傳感器 2011-03-20
( 發(fā)表人:發(fā)燒友 )