TMP05/06型温度传感器及其应用

2011-06-03 22:44:37来源: 互联网
摘 要:介绍TMP05/TMP06型温度传感器的工作原理、性能特 点,并给出其应用实例。
关键词:数字温度传感器微控制器;脉宽调制;菊花链模式

1 TMP05/06的工作原理

1.1 内部结构及引脚功能

TMP05/06的内部结构框图如图1所示。

引脚功能:(1)OUT数字输出端,脉宽调制PWM输出与温度呈一定关系的方波信号;(2)CONV/I N数字输入端,在单次转换模式和连续转换模式中,此引脚的三种输入状态决定了温度测量 时的转换比率;在菊花链模式中,它作为输入引脚连到上一片TMP05/06的PWM输出端;(3)FU NC数字输入端,通过设置其高、低、浮置三种状态选择不同的工作模式;(4)VDD正电源电压 3V~5.5V;(5)GND模拟和数字地。

1.2 测温原理

TMP05/06的工作原理是将被测温度的模拟量转换为数字量,并将数字化信号编码成时 间比率(TH/TL)的形式。TH和 TL在时间上是连续的,用同一时钟即可获得二者的比率,因此,温度信 号与时间比率有关。

TMP05/06的输出为方波信号,25℃时,输出方波的周期为116ms(典型值,CONV/IN引脚为浮置),高电平的持续时间TH是固定的,而低电平的持续时间却随着温度而 变化。当CONV/IN引脚设置为低或者浮置时,可以通过式(1)计算温度:

t(℃)=421-751TH/TL(1)

若设置为高电平,则通过式(2)来计算:

t(℃)=421-93.875TH/TL(2)

其中,TH和TL的值可以通过微处理器的定时/计数 口很容易地读取,然后编程即可实现上述算法,从而得到所测温度值。

1.3 性能特点

在0℃~70℃温度范围内精度为±1℃,25℃时达±0.5℃; 工作范围-40℃~+150℃; 3V~5.5V单电源供电; 3.3V工作电源下,功耗最大为70μW; 超小封装(SC70及SOT23两种封装形式),低功耗

2 TMP05/06的工作模式

TMP05/06有三种工作模式,用户可根据需要设置FUNC引脚的状态选择合适的工作模式(表1)。

2.1 单次转换模式

在单次转换模式中,当微控制器发送请求时,TMP05/06输出一个与温度高低有关的方波信号 。微控制器首先将OUT引脚置为低电平,然后释放,表示请求输出;当OUT引脚被释放时,就 输出温度的测量结果TH和TL(如图2)。

在此模式中,内部电阻被切换到电路中,TMP05的OUT引脚配置为推挽式输出。当微控制器将 OUT引脚拉为低电平开始进行温度转换时,此电阻能保护TMP05不受短路电流的损害。

2.2 连续转换模式

在连续转换模式中,TMP05/06连续输出方波信号。方波的频率通过设置CONV/IN引脚的状态 来决定。而且上电以后,对CONV/IN引脚的任意改变都不会影响原来的设置。

2.3 菊花链工作模式

设置FUNC引脚为高电平状态,可以将印刷电路板上的多片TMP05/06连接为菊花链工作模式。 因此,允许微控制器专门用一条输入线来接收所有的温度测量值(如图3所示)。

在此工作模式下,FUNC配置为高电平,CONV/IN引脚作为菊花链的输入,其在测量温度时以 标准比率进行转换,因此测量温度参照公式(1)进行计算。微控制器的另一条线用来产生脉 宽小于25μs的启动脉冲,用来启动第一片TMP05/06进行转换并输出测量结果。而这片TMP05 /06的输出则为下一片提供启动脉冲。图4分别示出菊花链上启动信号和输出信号的波形。

在启动脉冲没有到达TMP05/06时,此元件充当前面温度测量的缓冲器,一旦检测到启动信号,立即启动转换并将结果输出,于是就为下一片TMP05/06提供启动脉冲,依次循环,最终的 输出结果见图4c。第一片TMP05/06的CONV/IN引脚必须保持为低直到最后一片输出启动脉冲 ,然后置为高。这就是菊花链工作模式的整个过程。

3 TMP05/06的应用

TMP05/06由于其高精度的测量结果和超小封装形式可理想地用于各种便携式电子设备中作温 度监测器。例如,可用来监视电子设备中高速MCU芯片的温度,对于采用表面安装的芯片更 加合适(将TMP05/06装在MCU芯片的下边并尽量贴近芯片,即可测出芯片的表面温度)。其独 特的菊花链工作模式,可以方便的连接多个集成电路温度传感器,简化了硬件电路的设计。

TMP05/06为单线制PWM输出,仅需单线就能与微控制器方便地连接,因此硬件电路设计比较 简单(如图5所示)。

TMP05/06配上单片机后,容易用单片机内的计数器分别测得TH和TL的值,然后编程计算温度值。具体步骤如下(TMP05/06配置为单次转换模式 ):

(1)计数器0、1初始化;
(2)80C51发送请求信号,即将OUT引脚拉为低电平然后释放;
(3)OUT引脚释放时,P1.0输入高电平,计数器0开始工作,计时TH;
(4)P1.0变为低时,计数器0停止,计数器1启动,计时TL;
(5)根据前述公式计算温度值;
(6)显示温度,若超限则报警或启动散热设备。

参考文献
[1]美国AD公司产品资料[Z].2003.
[2]沙占友,等.智能化集成温度传感器原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2002

关键字:应用

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2011/0603/article_1106.html
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