Пожалуй, наиболее современным способом измерения температуры в электронике является применение интегральных диодных датчиков (IC temperature sensors). Такие датчики могут встраиваться прямо в микросхемы, и благодаря зависимости ВАХ полупроводникового перехода от его температуры, уже сегодня предоставляют разработчикам широкие возможности для создания точных измерительных устройств. Направление довольно быстро развивается, имеет свои особенности, о которых и будет рассказано далее в этой статье.
Интегральные датчики на базе диодов обладают преимуществами перед термопарами и платиновыми резистивными термометрами, хотя и способны работать при сравнительно низких температурах — не более 150 °С. Датчики очень компактны, потому удобно встраиваемы, к тому же недороги в производстве.
Такие датчики отлично подойдут для интегрирования в регуляторы, усилители, микроконтроллеры и прочие электронные устройства, где требуется точный оперативный мониторинг температуры. Датчики на базе диодов очень чувствительны и точны — вот основное их преимущество для электроники.
Областей, где подойдут интегральные датчики, становится все больше и больше. Начиная от систем измерения температуры измерительных модулей, заканчивая измерением температуры процессоров и применением в системах контроля со множеством отслеживаемых параметров: температуры, давления и т. д.
Крайне полезно внедрение интегральных диодных датчиков в системы удаленного мониторинга температуры в целях противопожарной безопасности, чтобы сигнализация срабатывала бы строго при превышении температурой установленного предварительно порога.
Первые интегральные датчики уже показали превосходство над термисторами, так как у термисторов зависимость сопротивления от температуры далеко не линейна, а у диодных датчиков выходная характеристика сразу оказывается линейной.
Интегральные датчики подразделяются на аналоговые и цифровые, они могут выдавать пропорциональные температуре сигналы тока или напряжения. Аналоговые датчики популярности не теряют, поскольку диапазон рабочих напряжений у них довольно велик — от 4 до 30 вольт, при этом отсутствует восприимчивость к перепадам напряжения на линиях передачи сигнала. И хотя большинству приборов сегодня необходим цифровой формат подаваемых данных, аналоговый сигнал может быть легко преобразован в цифровой при помощи АЦП.
Во многих решениях, применительно к мониторинговым и измерительным задачам, диодные датчики имеют внутри себя АЦП, ведь технология изготовления это позволяет, - датчик выходит экономически эффективным. Сигнал на выходе цифрового интегрального термометра уже получается в формате 1 либо 0, что удобно для передачи на внешний микроконтроллер.
Возможны и опциональные функции в интегральных термодатчиках: мониторинг изменения напряжения, измерение температуры удаленного объекта, измерение интенсивности потока, сигнализация о превышении заданной уставкой температуры.
Интегральные цифровые термодатчики, такие, как DS18S20 давно завоевали популярность для технологии 1-Wire во всем мире, хотя и стали изначально известны под именем датчика DS1820, который уже снят с производства. Эти датчики отличаются помехоустойчивостью и высокими метрологическими показателями, что очень важно при организации магистралей.
Более 15 лет датчики DS1820 применяются при построении многоточечных систем контроля температуры в пределах от -55°С до +125°С, они позволяют в реальном времени отслеживать температуру и оперативно сигнализировать о факте превышения температурой уставки. Это возможно благодаря встроенной в чип энергонезависимой памяти.
Датчики DS18В20 являются более совершенными, — они позволяют программировать разрядность результата по 1-Wire, так задается скорость преобразования. Выходящий с датчика цифровой код уже является результатом измерения температуры, и нет необходимости делать дополнительные преобразования.
Датчик DS1822 — упрощенная некалиброванная версия датчика DS18В20, она дешевле, и позволяет создавать недорогие многоточечные системы контроля температуры. Есть и экономичная двухвыводная версия, такая как DS1822-PAR — с питанием в паразитном режиме однопроводной линии.
Существует также однопроводной термометр DS1825, имеющий 4 адресных вывода для формирования максимум — 16 локальных адресов на однопроводной линии. Данная особенность позволяет мастеру находить до 16 термометров многоточечного контроля температуры, расположенных на линии в 1-Wire-сети. Здесь не потребуются таблицы соответствия 64-битных индивидуальных адресов, то есть производительность такой системы возрастет.
Андрей Повный