智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

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1、智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

2、第1摘要:介紹集成溫度傳感器的產(chǎn)品分類,并全面系統(tǒng)地闡述智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞:智能溫度傳感器發(fā)展趨勢(shì)總線虛擬傳感器單片測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品,尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域,數(shù)量高居各種傳感器之首。近百年來,溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段;(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件);(2)模擬集成溫度傳感器/控制器;(3)智能溫度傳感器。目前,國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬

3、式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。1集成溫度傳感器的產(chǎn)品分類1.1模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的,因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的,它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測(cè)量溫度)、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等,適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控測(cè),不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn),外圍電路簡(jiǎn)單。它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器,典型產(chǎn)品有AD590、AD592、TMP

4、17、LM135等。1.2模擬集成溫度控制器模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器,典型產(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了A/D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序,這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng),工作時(shí)并不受微處理器的控制,這是二者的主要區(qū)別。1.3智能溫度傳感器智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前,國(guó)際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感

5、器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量,適配各種微控制器(MCU);并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的,其智能化和諧也取決于軟件的開發(fā)水平。2智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢(shì)進(jìn)入21世紀(jì)后,智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。2.1提高測(cè)溫精度和分辨力在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能

6、溫度傳感器,采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器,其測(cè)溫精度較低,分辨力只能達(dá)到1℃。目前,國(guó)外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器,所用的是9~12位A/D轉(zhuǎn)換器,分辨力一般可達(dá)0.5~0.0625℃。由美國(guó)DALLAS半導(dǎo)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(jìn)制數(shù)據(jù),其分辨力高達(dá)0.03125℃,測(cè)溫精度為±0.2℃。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。以AD7817型5通道智能溫度傳感器為例,它對(duì)本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為27μs、9μs。2.2增加測(cè)試功能

7、新型智能溫度傳感器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng)。例如,DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘(RTC),使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲(chǔ)功能,利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲(chǔ)器,可存儲(chǔ)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(cè)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(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式,有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式,操作非常簡(jiǎn)便。對(duì)某些智能溫度傳感器而言,主機(jī)(外部微處理器或單片機(jī))還可通過相應(yīng)的寄存器來設(shè)定其A/D轉(zhuǎn)換速率(典型產(chǎn)品為M

8、AX6654),分辨力及最大轉(zhuǎn)換時(shí)間(典型產(chǎn)品為DS1624)。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。典型產(chǎn)品有DS1620、DS1623、T75、LM76、MAX6625。智能溫度控制器適配各種微控制,構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng);它們還可以脫離微控制器單獨(dú)工作,自動(dòng)構(gòu)成一個(gè)溫控儀。2.3總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化目前,智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,所采用總線主要有單線(1-Bus總線和SPI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。2.4可靠性及安全性設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù),其噪聲容

9、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(例如

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