«Температура в течение дня будет изменяться от 10 до 16 градусов…» Эти слова мы часто слышим по радио, собираясь на работу И соответственно принимаем какие-то решения относительно обеспечения комфортных условий для нашей жизни. Для этого мы обладаем аналитическим аппаратом – мозгом. Устройства же автоматики таким аппаратом пока не обладают, да и прогноз погоды пока не для них… Но задача обеспечения тепловых режимов работы для автоматики стоит очень остро не один десяток лет И датчиков температуры разработано за это время несметное количество. Фирма Dallas Semiconductor не осталась в стороне от этого процесса и разработала собственную серию цифровых и аналоговых датчиков температуры. Как раз о них и пойдет речь в этой статье.

  Цифровые температурные датчи- ки позволяют избежать многих проблем, связанных с передачей аналогового сигнала от полупроводникового датчика к входу АЦП или компаратора. Эти проблемы связаны с тем, что выход термодатчика, как правило, маломощный и линия передачи аналогового сигнала сильно подвержена влиянию электромагнитных полей и помех, что может существенно исказить результаты измерений. Кроме того, в случае, если датчик удаленный, приходится учитывать и падение напряжения на ней, что еще более осложняет обработку результатов измерений. Таким образом, даже при наличии достаточно линейного и точного элемента преобразования, производители не могут гарантировать точность лучше 1,5 .. 2,0оС.
   В случае же цифрового термодатчика процесс преобразования «аналоговый сигнал-код» производится прямо на кристалле, и в дальнейшем данные на приемник информации поступают уже в цифровом виде.
   Как правило, цифровые температурные датчики имеют последовательный интерфейс и строятся по схеме, приведенной на рис. 1.

(рис 1) Блок-схема стандартного цифрового температурного датчика

Dallas Semiconductor в своих термодатчиках применяет интерфейсы SPI, 3-проводный интерфейс (очень похожий по логике на SPI), I2C и 1-проводный (MicroLan). Цифровые датчики температуры Dallas Semiconductor часто содержат накристалле дополнительные блоки, позволяющие значительно расширить сферу их применения и облегчающую построение блоков автоматики, так как содержат готовые стандартные узлы. Среди таких узлов можно выделить термостат, статическая и энергонезависимая память, встроенные регистры критической температуры, программируемые пользователем.
   Термостат в самом общем случае состоит из двух ячеек энергонезависимой памяти, в которых содержатся значения критических температур и логического блока, имеющего 3 вывода: TH, TL, и TCOM. Логика работы стандартного термостата ясна из рис. 2.

(рис 2) Логика роботы стандартного термостата

Иногда, с целью экономии количества выводов, применяется только гистерезисный выход, а в датчиках, использующих 1-проводный интерфейс, их нет вообще. Признаком того, что температура вышла за указанные пределы, является установление флагов в регистрах самого термодатчика. Исключением является только DS1821 – у него цифровой вывод в нормальном режиме работы используется как гистерезисный выход термостата.
  При производстве полупроводниковых датчиков температуры невероятно сложно достичь линейности преобразования во всем диапазоне измеряемых температур, который в большинстве датчиков составляет –55 .. +125оС. Как видно из рис. 3,

(рис 3) Зависимость погрешности измерений от температуры

на краях этого диапазона наблюдается значительное ухудшение линейности и нарастание ошибки преобразования. Для подавляющего большинства датчиков разных производителей, сведения, приведенные в документации справедливы лишь для диапазона –30 .. +110оС. Поэтому приходится применять либо неполупроводниковые температурные датчики, либо заниматься построением корректировочных таблиц. С этой точки зрения интересна микросхема DS1624. Она имеет 256 байт EEPROM и очень маленький шаг преобразования. Таким образом, у конструктора в зависимости от поставленной перед ним задачи, есть выбор, связанный с построением корректировочной таблицы – либо с ее помощью скомпенсировать нелинейность преобразования на краях диапазона, либо ограничиться узким диапазоном измерений, но построить систему с разрешающей способностью, предоставленной этой микросхемой, т.е. порядка нескольких сотых – одной десятой доли градуса Цельсия. При этом корректировочная таблица заносится непосредственно в саму микросхему.
    В последнее время у Dallas Semiconductor появились и аналоговые датчики и температурные компараторы.
  Далее приведены основные параметры датчиков температуры Dallas Semiconductor, сгруппированных по типу интерфейса.

Термодатчики с интерфейсом SPI/3-проводным:
DS1620

• Полный термостат
• Шаг преобразования температуры 0,5оС (9-бит преобразование)
• Корпусные исполнения DIP8, SOIC8 DS1722
• Точность измерения температуры +2оС
• Шаг преобразования температуры от 1,0 до 0,0625оС (программируемая разрядность преобразования от 8 до 12 бит)
• Имеет раздельное питание аналоговой (2,65 .. 5,5 В) и цифровой (1,8 .. 5,5 В) части
• Корпусные исполнения SOIC8, uSOP8

Термодатчики с интерфейсом I^2C:
DS1621

• 3-разрядная адресная шина
• Гистерезисный вывод термостата
• Шаг преобразования температуры 0,5оС (9-бит преобразование)
• Корпусные исполнения DIP8, SOIC8

DS1624

• 3-разрядная адресная шина
• Шаг преобразования температуры 0,03125оС (13-бит преобразование)
• 256 байт встроенной EEPROM памяти.
• Корпусные исполнения DIP8, SOIC8

DS1629

• Встроенные часы реального времени
• Шаг преобразования температуры 0,5оС (9-бит преобразование)
• 32 байт SRAM общего назначения
• Корпусное исполнение SOIC8

DS1721

• 3-разрядная адресная шина
• Гистерезисный вывод термостата
• Точность измерения температуры +1оС
• Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625оС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит)
• Корпусные исполнения SOIC8, uSOP8

DS1775

• Точность измерения температуры +2оС
• Гистерезисный вывод термостата
• Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625оС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит)
• Корпусное исполнение SOT23-5

DS1780

• Точность измерения температуры +0.5оС
• Шаг преобразования температуры 0,5оС (разрядность преобразования 9 бит)
• Контроль шести напряжений
• Встроенный генератор сигнала RESET
• 2-разрядная адресная шина.
• 8-разрядный ЦАП для управления вентиляторами
• Контроль скорости вращения 2-х вентиляторов
• Корпусное исполнение TSSOP24

DS75

• 3-разрядная адресная шина
• Гистерезисный вывод термостата
• Точность измерения температуры +2оС
• Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625оС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит)
• Корпусное исполнение SOIC8 Термодатчики с интерфейсом 1-Wire (MicroLan):

DS18B20

• 64-битный уникальный серийный номер
• Два программируемых регистра критической температуры
• Точность измерения температуры +0.5оС
• Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625оС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит)
• Нулевой ток покоя
• Корпусные исполнения TO-92, SOIC8

DS18S20

• 64-битный уникальный серийный номер
• Два программируемых регистра критической температуры
• Точность измерения температуры +0.5оС
• Шаг преобразования температуры 0,5оС (разрядность преобразования 9 бит)
• Нулевой ток покоя · Программная совместимость с DS18B20
• Корпусные исполнения TO-92, SOIC8

DS1821

• Гистерезисный вывод термостата
• 64-битный уникальный серийный номер
• Точность измерения температуры +1оС
• Шаг преобразования температуры 1оС (разрядность преобразования 8 бит)
• Корпусные исполнения PR-35, TO-220, SOIC8

DS1822

• 64-битный уникальный серийный номер
• Два программируемых регистра критической температуры
• Точность измерения температуры +0.5оС
• Шаг преобразования температуры от 0,5 до 0,0625оС (программируемая разрядность преобразования от 9 до 12 бит)
• Нулевой ток покоя
• Программная совместимость с DS18B20
• Корпусные исполнения TO-92, SOIC8

Аналоговые термодатчики:

DS56

• Сдвоенный температурный компаратор
• Встроенный источник опорного напряжения
• Аналоговый вывод датчика температуры
• Выводы компараторов выполнены по схеме с ОК
• Чувствительность 6,20 мВ/оС
• Точность измерения температуры +2оС в диапазоне 0 .. 85оС и +3оС в диапазонах –40 .. 0оС и +85 .. +125оС
• Корпусное исполнение SOIC8

DS60

• Чувствительность 6,20 мВ/оС
• Корпусное исполнение SOT-23

  Кроме перечисленных выше термодатчиков, Dallas Semiconductor встраивает цепи измерения температуры даже в самых неожиданных устройствах, например, в приборах автоматической идентификации iButton, часах реального времени и т.д.
  Как видно из этой статьи, спектр температурных датчиков Dallas Semiconductor достаточно широк для построения измерительных сетей любой сложности. И прогноз погоды для устройств автоматики совсем необязателен…