V pokračování seriálu o inteligentních integrovaných senzorech teploty uvádím přehled digitálních senzorů firmy Analog Devices. Z velké nabídky jsem vybral 6 zajímavých zástupců s vnitřním snímačem nebo vstupem pro snímač externí, senzory velmi jednoduché i složité s velkým množstvím funkcí.

Pro čtvrté pokračování série o inteligentních senzorech teploty jsem vybral zajímavé zástupce z nabídky firmy Analog Devices. Z důvodu velmi široké nabídky však v tomto článku uvádím pouze digitální senzory a těm analogovým se budu věnovat až příště. Mezi zástupci lze najít jak velmi jednoduché senzory v třívývodovém provedení pouzdra, tak i velmi univerzální senzory s velkým množstvím funkcí. Lze tak z firemní nabídky vybrat ten pravý senzor pro konkrétní aplikaci.

Použití inteligentních teplotních senzorů

• Počítačová technika, servery, pracovní stanice, harddisk jednotky, PC periferie
• Měření teploty v mobilních aplikacích
• Regulace topení a vytápění
• Měření teploty vnitřního i venkovního prostoru
• Kontrola a detekce přehřátí či podchlazení
• Testování zařízení
• Klimatizace
• Teplotní ochrana zařízení a součástek
• Funkce termostatu
• Řízení větráků, detekce překročení mezních teplot sytému nebo prostoru

ADT7408 - ±2°C Accurate, 12-Bit Digital Temperature Sensor

Provedení: Obvod ADT7408 je digitální inteligentní teplotní senzor s integrovaným band-gap senímačem přímo na chipu, kde naměřený údaj teploty lze přečíst pomocí dvouvodičové synchronní sériové sběrnice kompatibilní s I2C nebo může spínat logická výstup Event typu otevřený kolektor (open-drain). Ten může pracovat v režimech Interrupt mode, Comparator mode nebo Critical Temp Only mode. První mód generuje na výstupu jen krátký puls při překročení nižší nebo vyšší rozhodovací úrovně teploty, druhý mód pak drží logickou hodnotu výstupu na celou dobu trvání do doby opětovného překročení opačné překlápěcí úrovně. Třetí mód mění a drží logický výstup jen při překročení tzv. kritické teploty. Celý senzor lze řídit a používat přes osm 16bitových registrů, které jsou adresované 8bitovým ukazatelem (address pointer). Adresa senzoru, při více senzorech napojených na jednu sběrnici lze nastavit vstupy A0 až A2.

Hlavní vlastnosti:

• Napájení: 3.0 až 3.6 V
• Spotřeba: max. 500 µA (max. 10 µA v shutdown módu)
• Měřící teplotní rozsah: -20°C až +125°C
• Přesnost: typ. ±1°C (75°C až 95°C), ±2°C (+40°C až +125°C), ±3°C (zbytek rozsahu)
• Teplotní drift: 0.081 °C
• Rozlišení: 0.0625 °C (12 bitů)
• Výstupy: 12bit. A/D převodník sigma-delta, rychlost převodu max. 30 ms (další převod nejdříve po 100 ms)
• Výstupní rozhraní: dvouvodičová sériová obousměrná (halfduplex) sběrnice kompatibilní s SMBus a I2C (vodiče SDA, SCL) + 3vodičové určení adresy
• Pouzdro: 8vývodové LFCSP 3mm x 3mm (JEDEC MO-229 VEED-4)
• Další: Event výstup ve funkci programovatelného termostatu ve třech možných funkčních režimech, 8 vnitřních registrů, identifikační označení součástky a výrobce (Device & Manufacture ID)

Katalogový list obvodu ADT7408 (22 stran - 585kB)

AD7417/AD7416/AD7418 - 10-Bit Digital Temperature Sensor

Provedení: Řada teplotních senzorů AD7416 až AD7418 se vzájemně liší pouze počtem kanálů A/D převodníku, kde jeden kanál tvoří vnitřní teplotní snímač a ostatní jsou případně vyvedeny jako vstupy pro externí teplotní senzory typu PN přechod. Obvod AD7416 má jen vnitřní teplotní snímač, obvod AD7418 pak navíc vyveden jeden externí vstup a konečně AD7417 pak má 4 externí vstupy, tzn. 5 kanálů A/D převodníku. Všechny pak již obsahují dvouvodičovou synchronní sériovou sběrnici I2C a OTI výstup zastávající funkci termostatu. U něho je možné nastavit ve vnitřních registrech schopnost překlopení výstupu až po určitém počtu překročení nastavené úrovně teploty. To se hodí v zarušeném prostředí, kdy může docházet k náhodným překlápěním. Výhodou uvedených obvodů je pak automatický nízkopříkonový mód, který se může spustit po každém převodu. Vstup CONVST umožňuje externě spouštět jednotlivé převody/měření teploty.

Hlavní vlastnosti:

• Napájení: 2.7 až 5.5 V
• Spotřeba: max. 600 µA (max. 1µA v Power-down módu)
• Měřící teplotní rozsah: -40°C až +125°C
• Přesnost: typ. ±1°C (25°C), ±2°C (zbytek rozsahu)
• Rozlišení: 0.25 °C (10 bitů)
• Výstupy: 10bit. A/D převodník sigma-delta, až 5 kanálů (tj. 4 externí vstupy + vnitřní senzor) (AD7417 - 4 externí vstupy, AD7418 - 1 externí vstup, AD7416 - žádný externí vstup), rychlost převodu max. 30 µs
• Výstupní rozhraní: dvouvodičová sériová obousměrná (halfduplex) sběrnice kompatibilní s SMBus a I2C (vodiče SDA, SCL) + 3vodičové určení adresy
• Pouzdro: 8nebo 16vývodové SOIC, MSOP, TSSOP
• Další: OTI výstup ve funkci programovatelného termostatu (overtemperature indicator), automatický nízkopříkonový (Power-down) mód, možnost použití externí napěťové reference (vstup REFIN)

Katalogový list obvodu AD7417/16/18 (20 stran - 333kB)

TMP05/TMP06 - ±0.5°C Accurate PWM Temperature Sensor

Provedení: Obvody TMP05/TMP06 jsou jednoduché inteligentní senzory teploty (smart temperature sensors) s velkým měřícím teplotním rozsahem, s PWM výstupem a možnosti několika režimů měření teploty. Nejvíce zajímavá je možnost zapojení více senzorů do řetězce, kdy se PWM signály z jednotlivých senzorů přenášejí postupně za sebou (sériově). Jinak oba uvedené obvody se liší fyzickým provedení výstupu, kde TMP05 má výstupní pin v provedení CMOS push-pull poskytující výstupní napěťový rozkmit rail-to-rail a obvod TMP06 mý výstup typu otevřený kolektor (open-drain).

Hlavní vlastnosti:

• Napájení: 3.0 až 5.5 V
• Spotřeba: max. 600 µA (max. 12 µA v úsporném módu)
• Měřící teplotní rozsah: -40 °C až +150 °C
• Přesnost (Nominal Conversion Rate - One Shot Mode): max. ±1°C (0 až 70°C), ±1.5°C (-40 až 100°C), ±2.5°C (-40 až 125°C), ±4.5°C (zbytek rozsahu)
• Přesnost (Quarter Period Conversion Rate): max. ±1.5°C (celý rozsah)
• Rozlišení: 0.025 (Nominal Conversion Rate - One Shot Mode), 0.1 (Quarter Period Conversion Rate) (10 bitů)
• Výstupy: PWM - 12bit. A/D převodník sigma-delta, délky pulsu při 25 °C a Nominal Conversion Rate: 40 ms (úroveň high) + 76 ms (úroveň low), délky pulsu při 25 °C a Quarter Period Conversion Rate: 10 ms (úroveň high) + 19 ms (úroveň low)
• Výstupní rozhraní: jednovodičový výstup typu pulsně-šířkové modulace (PWM) + řídící vstupy FUNC & CONV/IN
• Pouzdro: 5vývodové SOT-23 a SC-70
• Další: řídící vstupy FUNC a CONV/IN pro nastavení režimů měření teploty - vstup FUNC nastavuje: průběžné měření teploty (continuous mode), jednorázové měření teploty (one-shot mode), zapojení senzorů do řetězce (daisy chain); vstup CONV/IN nastavuje převodní dobu a přesnost (conversion rate)

Katalogový list obvodu TMP05/06 (28 stran - 530kB)

ADT7301 - ±1°C Accurate, 13-Bit, Digital Temperature Sensor

Provedení: Jednoduchý digitální teplotní senzor ADT7301 s integrovaným teplotním snímačem typu band-gap přímo na chipu obsahuje přesný 13bitový A/D převodník a umožňuje měřit velmi široký rozsah teplot. Výstupní rozhraní je typu SPI a tím je zajištěno jednoduché připojení k většině MCU na trhu. Obvod obsahuje automatický shutdown, který se automaticky zapne po převodu teploty na digitální hodnotu.

Hlavní vlastnosti:

• Napájení: 2.7 až 5.5 V
• Spotřeba: max. 2.2 mA (max. 1µA v Shutdown módu)
• Měřící teplotní rozsah: -40°C až +150°C
• Přesnost : max. ±1°C (0 až 70°C), ±2°C (-20 až 85°C), ±3°C (-40 až 125°C), ±4°C (zbytek rozsahu)
• Rozlišení: 0.03125°C (13 bitů)
• Výstupy: 13bit. A/D převodník sigma-delta, rychlost převodu typ. 800 µs
• Výstupní rozhraní: třívodičová sériová obousměrná (fullduplex) sběrnice kompatibilní s protokoly SPI, QSPI™, MICROWIRE™ a také DSP (vodiče DIN, DOUT, SCLK)
• Pouzdro: 6vývodové SOT-23 a MSOP
• Další: nic

Katalogový list obvodu ADT7301 (16 stran - 284kB)

TMP03/TMP04 - Serial Digital Output Thermometers

Provedení: Obvody TMP03 a TMP04 jsou jednoduché, ale přesné digitální senzory teploty s frekvenčně modulovaným výstupem kompatibilním s CMOS/TTL nebo typu otevřený kolektor pro jednoduché použití v kombinaci s libovolným MCU nebo pro přímé řízení např. motorů. Digitální modulátor (převodník napětí/frekvence) je uvnitř netypicky řešen sigma-delta A/D převodníkem. Výstup je tedy obdélníkový signál s frekvencí úměrnou měřené teplotě (typicky 35 Hz při teplotě 25 °C). Provedení ve třech pouzdrech umožňuje zvolit nejvhodnější provedení pro konkrétní aplikaci.

Hlavní vlastnosti:

• Napájení: 4.5V až 7.0V
• Spotřeba: max. 1.3 mA (1 µA v shutdown módu)
• Měřící teplotní rozsah: -40°C to +100°C
• Přesnost: typ. ±1.5°C max. 4°C (-25°C až +100°C), typ. ±2°C max. 5°C (-40 °C až -25°C)
• Převodní konstanta: typ. 0.7 °C/V napájecího napětí
• Linearita: 0.5°C
• Rozlišení: 0.0625 °C (12 bitů)
• Výstupy: převodník napětí - frekvence (V/f converter) tvořený 12bitovým A/D převodníkem typu sigma-delta, nominální šířka pulsu v log. 1 je 10 ms a frekvence při teplotě 25 °C je typ. 35 Hz
• Výstupní rozhraní: jednovodičový výstup s frekvenčně modulovaným signálem kompatibilní s CMOS/TTL (TMP04), příp. výstup typu otevřený kolektor (TMP03)
• Pouzdro: 8pin. SO a TSSOP nebo TO-92
• Další: nic

Katalogový list obvodu TMP03/TMP04 (16 stran - 248kB)

ADT7483 - Dual Channel Temperature Sensor and Over Temperature Alarm

Provedení: Obvod ADT7483 je inteligentní digitální teplotní senzor s mnoha funkcemi a velmi širokým měřícím rozsahem. Jako snímač lze použít interní integrovaný teplotní snímač nebo dva externí snímače typu PN přechod připojitelné přes vstupy D1 a D2. Základní měřící teplotní rozsah lze pomocí bitu ve řídícím registru rozšířit a volit lze také počet převodů teploty v závislosti na čase v rozsahu od kontinuálního převodu až po převod jednou za 16 sekund. Mezi mezemi je možno volit 10 hodnot. Obvod obsahuje navíc dva výstupy pracující jako termostat (THERM & ALERM/THERM2), které se překlápějí po překročení nebo podtečení mezních hodnot teplot. Volit lze i teplotní snímač, který bude výstup ovlivňovat. Vše se nastavuje v pěti vnitřních 8bitových registrech vybíraných pomocí adresového ukazatele (address pointer) a SMBus sběrnice.

Hlavní vlastnosti:

• Napájení: 3.0 až 3.6 V
• Spotřeba: max. 350 µA (30 µA v standby módu)
• Měřící teplotní rozsah: 0°C až 127°C, příp. přepnutelný až na -64°C až +191°C pro externí teplotní snímače.
• Přesnost - integrovaný i externí snímač: max. ±1°C (0 až 70°C), ±1.5°C (0 až 85°C), ±2.5°C (-40 až 100°C a více)
• Rozlišení: 0.25 °C (externí), 1°C (interní snímač)
• Výstupy: 11bitový, 3kanálový A/D převodník, rychlost převodu 94 ms (s průměrováním výsledku z několika měření), 14 ms (bez průměrování v módech 16 až 64 měření za sekundu)
• Výstupní rozhraní: dvouvodičová sběrnice (vývody SDATA, SCLK) kompatibilní s SMBus
• Pouzdro: 16pin. QSOP
• Další: 2x výstup s otevřeným kolektorem (THERM a ALERT/THERM2) pro přímé zapínání spotřebičů (např. větráků) nebo interrupt výstup pro MCU a CPU, nastavení rychlosti převodu a průměrování výsledků (ochrana proti šumu), volba rozsahu

Katalogový list obvodu ADT7483 (24 stran - 505kB)

AD7314 - Low Voltage, 10-Bit Digital Temperature Sensor

Provedení: Uvedený obvod je jednoduchý digitální senzor teploty s integrovaným teplotním snímačem přímo na chipu. Měření lze provádět automaticky v tzv. kontinuálním módu každých 400 µs nebo v jednorázovém převodu (one-shot), který trvá cca 25 µs. Převedenou hodnotu teploty lze přečíst z vnitřního registru přes SPI rozhraní. Stejně tak lze nastavit i již zmíněný mód převodu a mód nízkopříkonového režimu.

Hlavní vlastnosti:

• Napájení: 2.65 V až 5.5 V
• Spotřeba: max. 300 µA ( max. 1 µA v shutdown módu)
• Měřící teplotní rozsah: -35°C až +85°C
• Přesnost: ±1°C (v celém rozsahu)
• Rozlišení: 0.25°C (10 bitů)
• Výstupy: 10bitový A/D převodník sigma-delta (nastavitelné rozlišení), rychlost převodu 25 µs
• Výstupní rozhraní: třívodičová sériová obousměrná (fullduplex) sběrnice kompatibilní s SPI a také DSP (vodiče SDI, SDO, SCLK)
• Pouzdro: 8vývodový MSOP
• Další: identifikace obvodu přes ID pin, automatický shutdown (nízkopříkonový mód) po každém převodu

Katalogový list obvodu AD7314 (8 stran - 175kB)

Závěr

Digitální teplotní senzory Analog Devices patří k těm známějším. Široká nabídka umožňuje zvolit ten pravý pro danou aplikaci, ať již z pohledu komunikace senzoru s řídícím systémem (I2C, SMBus, SPI, MICROWIRE, PWM) nebo například z pohledu požadavku měření jedné či více teplot jedním chipem. Jak je již v seriálu obvyklé, informace o senzorech jsou pouze informační a pro bližší podrobnosti odkazuji na podrobné firemní datasheety. O těch však příště, v dalším pokračování série článků o inteligentních senzorech teploty na stránkách serveru automatizace.hw.cz.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovské stránky firmy Analog Devices - www.analog.com
  
  
• Katalogový list obvodu ADT7408 (22 stran - 585kB)
• Katalogový list obvodu AD7417/16/18 (20 stran - 333kB)
• Katalogový list obvodu ADT7301 (16 stran - 284kB)
• Katalogový list obvodu TMP05/06 (28 stran - 530kB)
• Katalogový list obvodu TMP03/TMP04 (16 stran - 248kB)
• Katalogový list obvodu ADT7483 (24 stran - 505kB)
• Katalogový list obvodu AD7314 (8 stran - 175kB)
  
  
• článek o inteligentních senzorech teploty od různých výrobců na stránkách automatizace.hw.cz
• článek o inteligentních senzorech teploty Dallas na stránkách automatizace.hw.cz
• článek o senzorech teploty Microchip na stránkách automatizace.hw.cz
• Další články týkající se senzorů na serveru automatizace.HW.cz