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    IR连接传感器使温度监控变简单
    2015-11-19 10:40
    本文描述低功率、内部传感器、温度—周期转换器(MAX6576)的特点。它耗电只有140_A(电源2.7V~5.5V),封装为6引脚SOT,测量温度范围-40℃~125℃。它的输出是一个方波,其周期正比于IC裸片温度的绝对温度(°K)。

    测量对地有几十伏登基的电路元件的温度是艰苦的。并且,跟着电压的增长,此工作变得更艰苦。在高EMI情况中的测量温度也是艰苦的。解决这些艰苦的一个优胜筹划是靠红外(IR)旌旗灯号实现温度探头到读出测定位的连接。用最小功耗和锂电池或其他具有长弃置寿命和高能量密度的电池可简化传英国沃森WSEN进口传感器感器的电源装配。



    本文描述低功率、内部传感器、温度—周期转换器(MAX6576)的特点。它耗电只有140_A(电源2.7V~5.5V),封装为6引脚SOT,测量温度范围-40℃~125℃。它的输出是一个方波,其周期正比于IC裸片温度的绝对温度(°K)。

    可硬件实现比例因数:10,40,160,或640_s/℃。在本文的应用中,设置最低工作频率时的比例因数(给出最高的平均值和最低的噪声),室温下的有效周期为192ms(即25℃(298°K)大年夜约为5.2HZ)。此周期大年夜于IC的时光常数,它受器件可决定的最大年夜温度转换率限制。在最高工作温度,旌旗灯号周期为255ms;在最低温度(-40℃),周期为149ms。

    IR发射器
    图3 大年夜IR发射恢复的每个SIGNAL-PULSE产生两个脉冲(如图所示)用于控制输出取样—保持电路

    模仿输出是一个正比于IR旌旗灯号周期的dc电压,它由MAX6576输出肯定,也正比于绝对温度。模仿输出使直接温度读数标定的DMM或DVM能读出LR连接传感处的温度。可以用一个全合1DVM IC(如MAX1495)建造可自力应用的单位,驱动LCD显示。


    图1 IR发射器,用温度—周期转换器(MAX6576)为每个正向转换产生一个短的10 s IR脉冲

    IR发射器电路(图1)IC方波输出的每个正向转换产生一个窄的、高密度大年夜约10 s IR脉冲。该电路是异常简单的,用74HC132四双输入史密特触发器一个触发器作为正沿差分器、残剩3个触发器并联在一路作为IRLED的驱动器。IRLED是手持遥控控制单位中的标准型号。


    图2 IR接收器把接收自发射电路(图1)的IR脉冲转换为正比于温度的模仿输出(IR传感器是二极管器件)

    电路的总电源电流在接近室温测量时小于140 A。用CR3032锂电池(3mm×23mm)供电,IR连接传感器可持续工作6个月。两个并联的CR3032可供给持续一年时光的工作电源。然而,像CR3032如许的标准锂电池受其60℃最高工作温度的限制。

    松下公司的聚碳一氧化物高温电池(BR2477A,7.7mm×24.7mm)可作为传感器和IR发射器供电一年时光,工作温度范围-40℃~+125℃。因为电池在传感器组合装配中大年夜于所有其他元件,所以,它是独一肯定装配全部大年夜小的身分。

    IR接收器和旌旗灯号处理器

    接收器/旌旗灯号处理器的目标是接收温度传感器IR发射器所产生的IR脉冲,并产生一个数字输出和一个模仿输出。数字输出只不过是大年夜IR旌旗灯号恢复的标准逻辑脉冲,它做为微控制器中断是有效的。然后借助微控制器中的外设准时器和一个简单的定标算法可以大年夜该旌旗灯号恢答复复惺攀来的温度数据。


    图4 来自发射器(图1)的IR脉冲产生一个线性斜波,对取样—保持电容器进行充电

    接收器/旌旗灯号处理器单位由如下4个电路单位构成:放大年夜器/滤波器,旌旗灯号恢复器/准时产生器,线性斜波产生器懈弛冲取样—保持电路(图4)。放大年夜器/滤波器包含两级低噪声放大年夜,它们的微分和积分布数对于最低噪声是最佳的。放大年夜器/滤波器输入连接到IrDA链路和TV及其他应用的长途控制装配中的IR传感器。

    一个史密特触发器单位和2个级连数字差分器履行旌旗灯号恢复和准时。图3的示波器波情势出~1ms恢复脉冲(SIGNAL-PULSE,也是数字输出)和由SIGNAL-PULSE触发的两个时序50 s脉冲(PULSE 1和PULSE 2)。

    由电阻器RRAMP和自举基准电路充电电容器CRAMP供给恒流产生线性斜波(图4)。由自举基准IC的同一运放缓冲斜波。因为斜波斜率是电容器数值和流经电阻器电流的函数,所以,电阻器、电容器的容差和基准电压对所需的调节产生影响。用与RRAMP串联的登基器可调节模仿温度读出的精度。
    一个双4:1模仿多路转换器(MAX4618)和运放(MAX4236)构成一个取样一保持(S&H)放大年夜器。当PULSE 1触发时,S&H存储斜波电压值骼愍在PULSE 1停止时S&H电容器CSH上的电压。然后,靠多路转换器的恰当控制PULSE 2 复位斜波到零,此模仿输出实用于S&A1增益缓冲器输出。

    因为恢复输入旌旗灯号(SIGNAL-PULSE)的周期正比于长途传感器处的温度,所以,在第2个SIGNAL-PULSE达到时,所出现的斜波电迅荷饲正比于温度。由S&H电路存储的电压形成到3个有效数字的稳定模仿输出。强烈情况光照IR链路典范围大年夜约为20英尺。

    增长一个晶体管为IR LED供给更大年夜电流驱动,可以扩大IR链路的有效范围。增大年夜接收器增益也可以扩大IR LED典范围,因为噪声调值对于所示元件值没有限制。演示样机电路示于图2。对于定形的体系,应当增长一个具有旌旗灯号损耗指导器的旌旗灯号监控器。用一个单IC(用PULSE 1驱动看门狗准时器)可以实现这种功能。(end)
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