温度传感器及其与微处理器接口
1.2 输出跳变信号的模拟温度传感器
在某些系统中,并不需要知道精确的温度值,而只需了解温度是否高于或低于某特定值即可。该信息可用来触发风扇、空调、加热器等控制单元。这种特殊的模拟温度传感器一般只是输出跳变信号进行控制,通常称之为温度控制器。
用一个电压比较器取代图1中的ADC,产生的1位输出可驱动微控制器的一条I/O线,如图3所示。为避免电源电压变化的影响,比较器的门限电压可取自电压基准而非电源电压。
将传感器与比较器组合电路进行集成,使系统进一步简化。这种集成的温度控制器经常被称为温度开关。这种单片器件组合了传感器、比较器、电压基准和必要的电阻等多种器件。当温度超过预设门限时,输出电平发生跳变,控制加温或致冷器件通断。MAXIM公司的MAX6501/6502是热温开关,从厂家45℃到95℃预置了6种温度门限。MAX6503/6504是冷温开关,其温度门限为-15℃和5℃两种。MAX6501/6503为开漏输出,低电平有效。MAX6502/6504为推拉输出,高电平有效。MAX6501的输出经上拉电阻后可以直接驱动微处理器的中断或复位,如图4所示。
MAX6502的输出经简单驱动后,可以直接控制风扇工作。通过一些简单的电路配合,还可以将其应用于温度窗口报警。分层次控制等。这样的芯片还有AD公司的AD22105等.
2 数字温度传感器
将模拟温度传感器与数字转换接口电路集成在一起,就成为具有数字输出能力的数字温度传感器。随着半导体技术的迅猛发展,半导体温度传感器与相应的转换电路、接口电路以及各种其它功能电路逐渐集成在一起,形成了功能强大、精确、价廉的数字温度传感器。
2.1 单线输出的数字温度传感器
单线输出的特点是接口电路简单,测出的温度值精确,所以在一般应用中,这种芯片得到了偏爱。由于只有一根输出线,测量出的温度值必须转换成某种方式进行输出。常见的输出方式有时间输出、频率输出及数值输出等,然后再由微处理器将温度传感器输出的信号转换成真实温度值,进行进一步的处理与控制。
2.1.1 时间输出的温度传感器
AD公司的TMP03/04是常用的时间输出的数字温度传感器。它们输出经过调制后的矩形波,应用中只需测得其输出方波占空比T1/T2中T1和T2的实际时间宽度,即可计算出被测对象的温度。与微处理器连接时只需将芯片输出与微处理器的定时器/计数器相连,就可很容易地测出T1、T2的时间宽度,并计算出相应的温度值。TMP03为集电极开路输出,需上拉电阻,TMP04为开漏输出,可直接驱动逻辑电路。MAXIM公司的MAX6578也是一种输出时间的温度传感器。它输出的方波信号周期正比于绝对温度。其接口方式如图5所示。
MAXIM公司的MAX6575L/H芯片是另一种非常方便实用的时间输出的温度传感器。它的特点是在一根I/O线上最多可以同时接8只芯片,同时测8个点位的温度而不相互干扰。通过对管脚TS0、TS1的不同连接及选择"L"、"H"不同型号,可以设置芯片的不同延时系数。测量温度时,微处理器启动转换,经正比于绝对温度值的延时tDx后,MAX6575拉低I/O线。通过测量这个延时时间tDx,再利用所设置的该芯片的延时系数,可以计算出该芯片所测的温度值。由于各芯片延时系数不同,其延时时间并不会相互重叠,使用微处理器的定时器/计数器可以分别测出各个芯片的延时时间,再计算出各个芯片所测出的温度。
2.1.2 频率输出的单线温度传感器
MAX6577是输出频率信号的数字温度传感器。它输出占空比为1/2的方波,其频率正比于绝对温度。它的内部结构及使用方式与MAX6578非常相拟。通过引脚TS0、TS1选择适当的频率/温度比例常数,再由微处理器的内部计数器测出频率后,计算出所测温度。其与微处理器的接口方式见图5。
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