進入21世紀后,,智能溫度傳感器正朝著高精度,、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性,、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器,、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。
1提高測溫精度和分辨力
在20世紀90年代中期zui早推出的智能溫度傳感器,,采用的是8位A/D轉換器,,其測溫精度較低,分辨力只能達到1℃,。目前,,國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器,,所用的是9~12位A/D轉換器,,分辨力一般可達0.5~0.0625℃。由美國DALLAS半導體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器,,能輸出13位二進制數(shù)據(jù),,其分辨力高達0.03125℃,測溫精度為±0.2℃,。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉換速率,,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉換器。以AD7817型5通道智能溫度傳感器為例,,它對本地傳感器,、每一路遠程傳感器的轉換時間分別僅為27μs、9μs,。
2增加測試功能
新型智能溫度傳感器的測試功能也在不斷增強,。例如,DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘(RTC),,使其功能更加完善,。DS1624還增加了存儲功能,利用芯片內部256字節(jié)的E2PROM存儲器,,可存儲用戶的短信息,。另外,智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)展,,這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件,。
智能溫度傳感器都具有多種工作模式可供選擇,主要包括單次轉換模式,、連續(xù)轉換模式,、待機模式,有的還增加了低溫極限擴展模式,,操作非常簡便,。對某些智能溫度傳感器而言,主機(外部微處理器或單片機)還可通過相應的寄存器來設定其A/D轉換速率(典型產品為MAX6654),分辨力及zui大轉換時間(典型產品為DS1624),。
智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎上發(fā)展而成的,。典型產品有DS1620、DS1623,、TCN75,、LM76、MAX6625,。智能溫度控制器適配各種微控制器,,構成智能化溫控系統(tǒng);它們還可以脫離微控制器單獨工作,自行構成一個溫控儀,。
3總線技術的標準化與規(guī)范化
目前,,智能溫度傳感器的總線技術也實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化,,所采用的總線主要有單線(-Wire)總線,、I2C總線、SMBus總線和spI總線,。
4可靠性及安全性設計
傳統(tǒng)的A/D轉換器大多采用積分式或逐次比較式轉換技術,,其噪聲容限低,抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差,。新型智能溫度傳感器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D轉換器,,它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號轉換成數(shù)字信號,再利用過采樣,、噪聲整形和數(shù)字濾波技術,,來提高有效分辨力。
Σ-Δ式A/D轉換器不僅能濾除量化噪聲,,而且對外圍元件的精度要求低。為了避免在溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時產生誤動作,,在AD7416/7417/7817,、LM75/76、MAX6625/6626等智能溫度傳感器的內部,,都設置了一個可編程的“故障排隊”計數(shù)器,,于設定允許被測溫度值超過上、下限的次數(shù),。僅當被測溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù)達到或超過所設定的次數(shù)n(n=1~4)時,,才能觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的,,故障計數(shù)器就復位而不會觸發(fā)中斷端,。這意味著假定n=3時,那么偶然受到一次或兩次噪聲干擾,都不會影響溫控系統(tǒng)的正常工作,。
為防止因人體靜電放電而損壞芯片,。一些智能溫度傳感器還增加了ESD保護電路,一般可承受1000~4000V的靜電放電電壓,。通常是將人體等效于由100PF電容和1.2K歐姆電阻串聯(lián)而成的電路模型,,當人體放電時,TCN75型智能溫度傳感器的串行接口端,、中斷/比較器信號輸出端和地址輸入端均可承受1000V的靜電放電電壓,。LM83型智能溫度傳感器則可承受4000V的靜電放電電壓。
開發(fā)的智能溫度傳感器還增加了傳感器故障檢測功能,,能自動檢測外部晶體管溫度傳感器(亦稱遠程傳感器)的開路或短路故障,。MAX6654還具有選擇“寄生阻抗抵消”模式,能抵消遠程傳感器引線阻抗所引起的測溫誤差,,即使引線阻抗達到100歐姆,,也不會影響測量精度。遠程傳感器引線可采用普通雙絞線或者帶屏蔽層的雙絞線,。
5虛擬溫度傳感器和網(wǎng)絡溫度傳感器
(1)虛擬傳感器
虛擬傳感器是基于傳感器硬件和計算機平臺,、并通過軟件開發(fā)而成的。利用軟件可完成傳感器的標定及校準,,以實現(xiàn)*性能指標,。zui近,美國B&K公司已開發(fā)出一種基于軟件設置的TEDS型虛擬傳感器,,其主要特點是每只傳感器都有*的產品序列號并且附帶一張軟盤,,軟盤上存儲著對該傳感器進行標定的有關數(shù)據(jù)。使用時,,傳感器通過數(shù)據(jù)采集器接至計算機,,首先從計算機輸入該傳感器的產品序列號,再從軟盤上讀出有關數(shù)據(jù),,然后自動完成對傳感器的檢查,、傳感器參數(shù)的讀取、傳感器設置和記錄工作,。
(2)網(wǎng)絡溫度傳感器
網(wǎng)絡溫度傳感器是包含數(shù)字傳感器,、網(wǎng)絡接口和處理單元的新一代智能傳感器。數(shù)字傳感器首先將被測溫度轉換成數(shù)字量,,再送給微控制器作數(shù)據(jù)處理,。zui后將測量結果傳輸給網(wǎng)絡,以便實現(xiàn)各傳感器之間,、傳感器與執(zhí)行器之間,、傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享,,在更換傳感器時無須進行標定和校準,可做到“即插即用”,,這樣就極大地方便了用戶,。
2.6單片測溫系統(tǒng)
單片系統(tǒng)是21世紀一項高新科技產品。它是在芯片上集成一個系統(tǒng)或子系統(tǒng),,其集成度將高達108~109元件/片,,這將給IC產業(yè)及IC應用帶來劃時代的進步。半導體工業(yè)協(xié)會(SIA)對單片系統(tǒng)集成所作的預測見表,。目前,,上一些的IC廠家已開始研制單片測溫系統(tǒng),相信在不久的將來即可面市
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