解決方案 | 恒溫器精準(zhǔn)控溫 原來有這些“芯”科技！

一、總述：

恒溫器是一種能精確調(diào)節(jié)和控制環(huán)境溫度的設(shè)備，內(nèi)置傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，一旦偏離預(yù)設(shè)值，即自動(dòng)啟動(dòng)加熱或制冷裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科研實(shí)驗(yàn)及智能家居等領(lǐng)域，確保工業(yè)環(huán)境穩(wěn)定，調(diào)節(jié)家庭室內(nèi)溫度。恒溫器確保了溫度的恒定，為各類活動(dòng)提供適宜的溫度條件，提升了生產(chǎn)效率與生活舒適度。

二、技術(shù)瓶頸亟待突破

盡管恒溫器需精確控制溫度，但實(shí)際使用中常受多種因素影響，難以達(dá)到高精度和高穩(wěn)定性。一方面，傳感器的精度和響應(yīng)速度會(huì)對(duì)測(cè)量溫度的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，如熱敏電阻、熱電偶等傳感器本身的誤差以及長(zhǎng)時(shí)間使用后的性能漂移。另一方面，環(huán)境因素，像周圍的電磁干擾、氣流流動(dòng)和熱源分布不均等，會(huì)干擾溫度測(cè)量，導(dǎo)致恒溫器控制出現(xiàn)偏差。而且，當(dāng)溫度接近設(shè)定值時(shí)，恒溫器需要精細(xì)地調(diào)節(jié)，以避免頻繁開關(guān)設(shè)備，這對(duì)控制算法和執(zhí)行器的靈敏度要求較高。

在追求節(jié)能的大趨勢(shì)下，恒溫器需要在保證舒適度的同時(shí)盡量降低能耗。傳統(tǒng)恒溫器因缺乏靈活性，難以根據(jù)用戶行為模式及環(huán)境條件進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，進(jìn)而造成能源的不必要浪費(fèi)。例如，當(dāng)室內(nèi)無人時(shí)，未能及時(shí)調(diào)整設(shè)定溫度，或者不能根據(jù)季節(jié)和晝夜變化智能調(diào)節(jié)，難以平衡用戶體驗(yàn)和能源消耗，這就需要更智能的算法和聯(lián)網(wǎng)功能，以便更好地預(yù)測(cè)和調(diào)整。

隨著智能家居系統(tǒng)的發(fā)展，恒溫器要與不同的設(shè)備和系統(tǒng)兼容。它可能需要與空調(diào)、地暖、智能音箱、手機(jī)應(yīng)用等進(jìn)行通信和協(xié)作，但不同廠家的設(shè)備遵循不同的協(xié)議，這給恒溫器的集成帶來了困難。此外，恒溫器的擴(kuò)展性同樣關(guān)鍵，用戶往往期望后續(xù)能增添遠(yuǎn)程監(jiān)控、分區(qū)控制等功能，這無疑對(duì)硬件與軟件架構(gòu)提出了更為嚴(yán)苛的要求。

三、芯佰微解決方案

在面對(duì)恒溫器技術(shù)瓶頸時(shí)，芯佰微經(jīng)過深入研究，推出了針對(duì)性產(chǎn)品解決方案。為恒溫器的穩(wěn)定運(yùn)行筑牢根基，為其性能提升注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

• DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）:用于將數(shù)字溫度設(shè)定值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，來精確控制加熱或制冷設(shè)備的功率，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的溫度調(diào)節(jié)。
• LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）:為恒溫器的電子元件供應(yīng)穩(wěn)定電源，以保障在各種輸入電壓環(huán)境下，內(nèi)部電路均能順暢運(yùn)作，有效削弱電壓波動(dòng)對(duì)溫度控制的負(fù)面影響。
• OPA（運(yùn)算放大器）:可放大溫度傳感器的微弱信號(hào)，提高信號(hào)的強(qiáng)度和精度，有助于更準(zhǔn)確地比較和處理溫度信號(hào)。
• RS - 485 芯片:實(shí)現(xiàn)恒溫器與其他設(shè)備（如遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、上位機(jī)）之間的遠(yuǎn)距離、抗干擾通信，方便遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集。

**DAC推薦CBM53D24,CBM128S085；

CBM53D24是一款DAC，具備以下特性參數(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 低功耗：在3V供電條件下，消耗電流僅為500μA，進(jìn)入休眠模式后，電流可進(jìn)一步降低至80nA（@3V），適合電池供電或要求低功耗的應(yīng)用場(chǎng)合。。
• 高分辨率：12 位分辨率可提供精確的模擬輸出，能滿足對(duì)精度要求較高的應(yīng)用需求。
• 多通道輸出：具備 4 路緩沖電壓輸出，可同時(shí)控制多個(gè)模擬信號(hào)，增加了應(yīng)用的靈活性。
• 寬電壓范圍：供電電壓范圍為 2.5V 至5.5V，能適應(yīng)不同的電源條件，降低了對(duì)電源的要求。
• 兼容性強(qiáng)：3 線串行接口兼容SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP等通信協(xié)議，方便與各種微控制器和處理器連接，易于系統(tǒng)集成。
• 有復(fù)位電路：包含啟動(dòng)復(fù)位電路，電源電壓上升至有效電壓時(shí)，DAC 輸出電壓為0V，并保持該狀態(tài)直到接收到新的狀態(tài)更新命令，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
• 轉(zhuǎn)換速率較高：電壓轉(zhuǎn)換速率為 0.7V/μs，能較快地將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，滿足一定的實(shí)時(shí)性要求。

CBM128S085是一款DAC，具備以下特性參數(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 多通道輸出：?jiǎn)涡酒闪?8 通道12位帶輸出緩沖驅(qū)動(dòng)的電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)多路模擬信號(hào)的需求。
• 高分辨率：12 位分辨率能夠提供較高的模擬輸出精度，可適用于對(duì)精度要求較高的應(yīng)用，如工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域。
• 寬電壓范圍：正常工作電源電壓范圍為 2.7V-5.5V，能適應(yīng)多種不同的電源條件，降低了對(duì)電源的要求，提高了芯片的適用性。
• 低功耗：在不帶負(fù)載的情況下，整體電流消耗僅為 540μA@3V，600μA@5V，低功耗特性使其非常適合應(yīng)用于便攜式設(shè)備或?qū)囊髧?yán)格的場(chǎng)景。
• 靈活接口：采用三線串行接口，最大時(shí)鐘可達(dá) 40MHz，兼容SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP等接口標(biāo)準(zhǔn)，便于與各種微控制器和處理器連接，且支持菊花鏈工作模式，可使用單個(gè)接口同時(shí)控制多個(gè)芯片，保證多個(gè)芯片在同一時(shí)刻進(jìn)行狀態(tài)更新。
• 輸出配置靈活：芯片多通道可靈活配置，允許各通道單獨(dú)工作，并支持三種不同的輸出阻抗休眠模式；當(dāng)所有數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)入休眠模式，芯片處于 μW級(jí)功耗。

**LDO推薦CBM1117；

CBM1117是一款LDO產(chǎn)品，具備以下特性參數(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 高輸出電流：能夠提供高達(dá) 0.8A 的輸出電流，可滿足需較大電流的復(fù)雜功能模塊的供電需求，具有較強(qiáng)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。
• 寬輸入電壓范圍：支持 2.6V 至15V的寬輸入電壓范圍，可適配多種供電條件，無論是電池供電還是其他電源供電的設(shè)備，都能有較好的兼容性。
• 多種輸出電壓選擇：有固定輸出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種類型。固定輸出電壓包括 1.5V、1.8V、2.5V、3.3V和5.0V等常見電壓值；可調(diào)輸出電壓范圍為1.2V-13.8V，能滿足不同設(shè)備對(duì)不同電壓的需求。
• 熱過載保護(hù)和限流：當(dāng)芯片溫度達(dá)到大約 150°C 時(shí)，熱關(guān)閉電路會(huì)禁用輸出，防止設(shè)備因過熱而損壞；內(nèi)置限流電路，在輸出或調(diào)整端短路時(shí)限制電流，保護(hù)設(shè)備安全。

**OPA推薦CBM27，CBM2904；

CBM27是一款精密運(yùn)放，具備以下特性參數(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 低噪聲：10Hz 時(shí)en=3.5nV/√Hz，低1/f噪聲轉(zhuǎn)折頻率為2.7Hz，在處理低電平信號(hào)時(shí)，能有效減少噪聲干擾，提高信號(hào)的純度和精度，適用于對(duì)噪聲要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景，如專業(yè)音頻電路、精密測(cè)量?jī)x器等。
• 高精度放大性能：高開環(huán)增益達(dá) 1800V/mV，可對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行大幅度且精確的放大，同時(shí)保持信號(hào)的完整性，有助于在各種需要高精度信號(hào)處理的電路中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信號(hào)放大和處理。
• 寬壓供電范圍：支持從 ±4V到±18V的寬壓供電范圍，也可單電源8V~36V供電，能夠適應(yīng)多種不同的電源條件，為電路設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性，方便在不同供電環(huán)境的設(shè)備中使用。
• 高速性能：8MHz 的增益帶寬積和2.8V/μs的壓擺率，使其能夠在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)出色的動(dòng)態(tài)精度，可快速跟蹤和處理變化的信號(hào)，適用于一些對(duì)信號(hào)處理速度有要求的應(yīng)用。
• 低輸入失調(diào)電壓：失調(diào)電壓低至 26μV，漂移為0.2μV/°C，即使在溫度變化的環(huán)境中，也能保持穩(wěn)定的性能，確保放大信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，非常適合用于需要長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的精密儀器儀表等應(yīng)用。
• 良好的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力：輸出級(jí)具有良好的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，±10V保證擺幅（600Ω負(fù)載）和低輸出失真，能夠?yàn)楹罄m(xù)的負(fù)載提供穩(wěn)定的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，可直接驅(qū)動(dòng)一些需要較大驅(qū)動(dòng)能力的負(fù)載，如揚(yáng)聲器等，在專業(yè)音頻應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
• 高電源抑制比和共模抑制比：電源抑制比（PSRR）和共模抑制比（CMRR）均超過120dB，能夠有效抑制電源電壓波動(dòng)和共模信號(hào)的干擾，提高電路的抗干擾能力和穩(wěn)定性。

CBM2904是一款高壓運(yùn)放，具備以下特性參數(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 高直流電壓增益：CBM2904具有高達(dá)100dB的直流電壓增益，這使得它在遠(yuǎn)距離傳輸或嘈雜環(huán)境中能夠精準(zhǔn)提取并增強(qiáng)微弱語音信號(hào)。
• 寬電源范圍：該芯片支持3V至32V（或±1.5V至±16V）的寬輸入電源電壓，適用于多種供電條件。這種寬電源范圍使得CBM2904能夠在各種應(yīng)用環(huán)境中靈活使用。
• 低功耗：電源電流在1.5mA以內(nèi)，適合電池供電設(shè)備，延長(zhǎng)單次充電后的使用時(shí)間。這一特性對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的電池供電設(shè)備尤為重要。
• 內(nèi)部頻率補(bǔ)償：CBM2904包含兩個(gè)具有內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)莫?dú)立高增益運(yùn)算放大器，這有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能

**RS-485推薦CBM3085，CBM485；

CBM3085是一款RS-485接口芯片，具備以下特性參數(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 低功耗設(shè)計(jì)：CBM3085采用低功耗設(shè)計(jì)，非常適合需要節(jié)能的應(yīng)用場(chǎng)景。這一特性對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備的電池壽命或降低整體能耗具有重要意義。
• 數(shù)據(jù)傳輸速率：該芯片的數(shù)據(jù)速率可達(dá)500kbps，滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸需求。這使得CBM3085能夠高效地處理數(shù)據(jù)，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的通信場(chǎng)景。
• 高穩(wěn)定性：CBM3085能夠在輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)保持輸出電壓的穩(wěn)定，這對(duì)于需要精確電壓控制的電子設(shè)備來說至關(guān)重要。這種穩(wěn)定性有助于確保設(shè)備在各種工作條件下都能可靠運(yùn)行。
• ESD保護(hù)：該芯片提供高達(dá)2000V的ESD保護(hù)（TTL/CMOS級(jí)別）以及15000V的ESD保護(hù)（RS-485級(jí)別），確保在惡劣環(huán)境下也能正常工作。這種強(qiáng)大的ESD保護(hù)能力有助于提高設(shè)備的可靠性和耐用性。
• 寬工作溫度范圍：CBM3085的工作溫度范圍為-40℃到+125℃，這使得它能夠在各種極端環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能。這一特性使得CBM3085適用于多種嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境。

CBM485是一款RS-485接口芯片，具備以下特性參數(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 高速傳輸能力：CBM485支持高達(dá)10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，這使得它能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的高速傳輸需求。
• 低功耗設(shè)計(jì)：當(dāng)卸載或滿載禁用驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這些收發(fā)器消耗的電源電流僅為120μA至500μA，這有助于延長(zhǎng)電池供電設(shè)備的使用時(shí)間，適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的應(yīng)用場(chǎng)景。
• 節(jié)省硬件空間：CBM485支持在一根線纜上連接多個(gè)設(shè)備，并且支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如環(huán)形、星形等），從而進(jìn)一步節(jié)省硬件空間。
• 低成本：CBM485具有低成本的優(yōu)勢(shì)，可以滿足不同客戶的預(yù)算要求。它可以降低系統(tǒng)成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

芯佰微憑借專業(yè)技術(shù)研發(fā)推出的產(chǎn)品，具備強(qiáng)大性能與適配性，能夠廣泛應(yīng)用于家庭、工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療保健、科研實(shí)驗(yàn)室等各大場(chǎng)景，為各場(chǎng)景的溫度精準(zhǔn)調(diào)控提供有力支持。

1. 室內(nèi)溫度控制

恒溫器是智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。它可以連接到空調(diào)、暖氣設(shè)備，通過設(shè)定理想溫度，如冬季保持 20℃~22℃，夏季維持24℃~26℃，讓室內(nèi)環(huán)境始終舒適宜人。這不僅能提高居住的舒適度，還可以減少因溫度波動(dòng)引起的能源浪費(fèi)。

1. 倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施

許多產(chǎn)品在儲(chǔ)存過程中對(duì)溫度有嚴(yán)格要求。例如，紅酒需要在 12℃~18℃的環(huán)境下儲(chǔ)存，恒溫器可以對(duì)酒窖或倉(cāng)庫(kù)的溫度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，延長(zhǎng)紅酒的保質(zhì)期和提升品質(zhì)。對(duì)于一些精密儀器和電子產(chǎn)品的倉(cāng)庫(kù)，恒溫器能夠防止因溫度變化導(dǎo)致的儀器損壞或性能下降。

1. 商場(chǎng)和超市

為了給顧客提供舒適的購(gòu)物環(huán)境，商場(chǎng)和超市內(nèi)安裝恒溫器來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。同時(shí)，在生鮮區(qū)、乳制品區(qū)等需冷藏的商品區(qū)域，恒溫器能精確調(diào)控冷藏柜及冷凍柜溫度，確保食品新鮮與安全。對(duì)于電子產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù)，恒溫器同樣能防止溫度變化引發(fā)的儀器損壞或性能下降。

1. 醫(yī)院病房

在醫(yī)院病房?jī)?nèi)，恒溫器能夠?yàn)榛颊咛峁┦孢m的康復(fù)環(huán)境。對(duì)于一些特殊病房，如新生兒病房、重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU），恒溫器更是至關(guān)重要。新生兒需在溫度穩(wěn)定在24℃~26℃的環(huán)境中生活，恒溫器能精準(zhǔn)調(diào)控室溫，保障其健康成長(zhǎng)。