V letošní nabídce integrovaných senzorů teploty firmy National Semiconductor lze nalézt několik nových přírůstků, ať již jde o digitálně nebo analogově pracující senzory. Krátký popis třech kousků naleznete v následujícím článku. Jde o velký univerzální a multifunkční senzor LM94 a dva naopak malinké LM94021 a LM73.

LM 94 - TruTherm™ Hardware Monitor with PI Loop

Integrovaný teplotní senzor LM94 je výrobcem označován dlouhým názvem jako TruTherm™ Hardware Monitor with PI Loop Fan Control for Server Management (Hardwarový monitor s technologií TruTherm a PI smyčkou pro řízení větráku pro zprávu serverů). Již podle tohoto označení lze odhadnou, že obvod je velmi sofistikovaný a funkcemi velice obsáhlý. To plně dokládá vedlejší obrázek s popisující vývody na senzor nezvyklého 56pinového pouzdra.

Mezi základní vlastnosti patří:

• Měření teploty až 4 externím PN snímačů a jednoho on-chip snímače
• Hlídání úrovní až 16 napájecích napětí - analogové vstupy (AD_IN1 až AD_IN16)
• Čtyři vstupů tachometrů pro měření otáček větráků
• Vstupy pro monitorování motherboardů duálních procesorů Xeon
• 8 víceúčelových vstupů
• Regulaci otáček až dvou větráků pomocí PWM výstupů
• Komunikace dvouvodičovou sériovou komunikací SMBus 2.0
• A mnoho dalších

Vstupy měřící teplotu se vyznačují TruTherm technologií, která se také využívá v teplotních senzorech řady LM95xx a podrobnější popis lze nalézt v článku Teplotní senzory LM952xx s TruTherm technologií.

PWM výstupy jsou pak řízeny 6 teplotními zónami a otáčky větráků mohou být ovládány buď hodnotami tabulky v paměti obvodu (Look Up Table), PI smyčkou (proporcionální - integrační zpětnovazební regulace) nebo kombinací obojího. Integrované digitální softwarové filtry zajišťují spojité přechody v otáčkách při rychlých/skokových změnách teploty. Čtyři vstupy lze použít jako měřiče otáček větráků/motorů - tachometry.

Hlavní parametry:

• Měřící rozsah teploty: pro snímač na chipu 0°C to +85°C a 0°C to +125°C pro externí teplotní PN snímače
• Teplotní snímače: 4x připojitelný externí PN snímač (65 a 90 nm procesory, 2N3904, MMBT3904 apod.), 1x interní PN snímač na chipu - TrueTherm technologie
• Snímací teplotní rozsah/přesnost:
• Externí snímače: 1°C pro rozsah 0°C až 85°C
• Interní snímač: 2°C pro rozsah 0°C až 85°C
• Rozlišení: 9 bitů (0.5 °C), po provedení filtrace vestavěnými digitálními filtry až 0.0625°C (virtuálních 12 bitů)
• Komunikační rozhraní: SMBus 2.0, 2x PWM výstup pro řízení otáček motoru (např. větráku), 8 univerzálních vstupů
• Napájecí napětí: 3.3V (3.0 V až 3.6 V)
• Spotřeba: typ. 1.6 mA
• Pouzdro: 56-pin TSSOP package

• Další vlastnosti: kontinuální/One-shot měření teploty, Shutdown mód, komparační výstup ALERT, měření úrovně různých napětí vůči napájecímu
• Více informací naleznete v datasheetu LM94.pdf.

LM94021 - Multi-Gain Analog Temperature Sensor

Jak název napovídá, LM94021 je analogový teplotní senzor vyznačující se velmi malými rozměry a nastavitelným ziskem. Tak lze volit 4 různá zesílení vnitřního zesilovače a tím řídit sklon lineární převodní charakteristiky (-5.5 mV/°C, -8.2 mV/°C, -10.9 mV/°C nebo -13.6 mV/°C). Při nastavení největšího zisku je pak výstupní analogový signál nejvíce odolný proti zarušení a šumu. K dispozici je měřitelný teplotní rozsah -50°C až +150°C s přesností měření až 1.5 °C, přičemž výsledné větší přesnosti měření lze dosáhnout filtrací. Mimo ochranu výstupu proti zkratu toto už obvod moc nenabízí, což však vzhledem k velikosti tohoto malinkého snímače nelze ani čekat.

 

Hlavní parametry:

• Teplotní snímače: 1x interní PN snímač na chipu
• Teplotní rozsah: -50°C až +150°C
• Snímací teplotní rozsah/přesnost: až 1.5 °C
• Rozlišení: analogový výstup
• Převodní char.: lineární s nastavitelým zesílením
• Výstup: analogový napěťový
• Napájecí napětí: 1.5V až 5.5V
• Spotřeba: typ. 9 μA / 272 μA (Shutdown mód)

• Další vlastnosti: ochrana výstupu proti zkratu
• Více informací najdete v datasheetu LM94021.pdf.

LM73 - 14 Bit Dig. Temp. Sensor with 2-Wire Interface

Obvod LM73 je digitální malinký teplotní senzor se 14bitovým Sigma-delta A/D převodníkem a sériovovu SMBus/I2C komunikací. Pomocí dvou bitů RES1 a RES0 v řídícím registru (Control/Status register) lze ovládat rozlišení měření (11 až 14 bitů). To je výhodné v případě, že nepotřebujeme měřit s velkou přesností a potřebujeme snížit výpočetní náročnost v dalším zpracování získaných dat. Navíc s menším počtem bitů se snižuje rychlost převodu z 80 ms pro 14bitové číslo až na 10 ms pro 11bitové. Pro maximální snížení spotřeby senzoru, například pro bateriově napájené aplikace, lze zvolit tzv. "one-shot conversion mode", který udržuje obvod v nízkopříkonovém shutdown módu až do okamžiku, kdy se v bitu řídícího registru nastaví log. 1. Pak se provede jednorázový převod právě aktuální teploty a opět obvod přejde do shutdown módu.

Mimo samotné získání hodnoty teploty přes sériovou SMBus sběrnici, přes kterou se i samotný senzor ovládá pomocí zápisů a čtení hodnot z registrů, lze informaci o teplotě získat i prostřednictvím komparačního výstupu ALERT. Ten překlopí svůj logický stav z 1 do 0 pokud teplota překročí udanou hodnotu v registru a drží ji až do opětovného snížení teploty (registry THIGH a TLOW).

Zajímavý je výběr komunikační adresy obvodu ze 3 možností pomocí pouze 1 vstupu ADDR. Senzor na vstupu registruje stavy log.1- napájecí napětí VDD (HIGH), log.0 - zem GROUND (LOW), nepřipojený vstup (FLOW).

Hlavní parametry:

• Teplotní snímače: 1x interní PN snímač na chipu
• Teplotní rozsah měření: -40°C až 150°C
• Snímací teplotní rozsah/přesnost: ±1.0°C (-10°C až 80°C)
• Rozlišení: 11 až 14 bitů (0.25 až 0.03125°C/LSB)
• Převodní čas: od 10 ms (11bitů) do 80 ms (14 bitů)
• Komunikační rozhraní: SMBus 2.0, 1x komparační výstup ALERT
• Napájecí napětí: 3.0 V až 3.6 V
• Spotřeba: typ. 542 μA / 272 μA (Shutdown mód)
• Pouzdro: 6pin SOT-23

• Další vlastnosti: kontinuální/One-shot měření teploty, Shutdown mód, volba ze 3 adres pouze jedním vstupem
• Více informací najdete v datasheetu LM73.pdf.

Závěr

V tomto článku jsem se pokusil nejen představit další nové integrované teplotní senzory firmy National Semiconductor, které jsou v nabídce firmy od letošního roku. Mimo ně lze tam však nalézt několik desítek typů, různě složité a pro různé aplikace. Pro více informací odkazuji na stránky výrobce, datasheety zde uvedených senzorů a na další články na serveru automatizace.HW.cz.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovské stránky firmy National Semiconductor - www.national.com
  
• Datasheet obvodu LM95231 - LM94.pdf
• Datasheet obvodu LM95234 - LM94021.pdf
• Datasheet obvodu LM95241 - LM73.pdf
  
  
• Článek "Teplotní senzory LM952xx s TruTherm technologií"
• Článek o digitálních senzorech teploty Texas Instruments
• Články o analogových a digitálních teplotních senzorech Analog Devices
• Další články týkající se senzorů na serveru automatizace.HW.cz