I2C температурен сензор LM75

I2C температурен сензор LM75

I2C температурен сензор LM75

LM75 I2C Температурен сензор Термометър I2C шина

Съдържание

    Принцип на работа

    El IC LM75 е a силициев полупроводников температурен сензор за забранена лента.

    В полупроводниците, забранена група Това е енергийната зона на електроните, която не може да бъде увеличена с увеличаване на електрическото поле, тъй като няма налични състояния, които да се движат по-бързо. Това забранена група се включва между валентна лента (по-ниска енергия) и проводяща лента (по-висока енергия). Топлинното възбуждане (повишаването на температурата, за целите, които ни интересуват) може да накара някои електрони да придобият достатъчно енергия, за да преминат в проводяща лента.

    Както беше обяснено в предишната статия за електронно измерване на температурата, в металите, въпреки че броят на носителите не зависи от температурата (всички електрони са винаги налични), тяхната подвижност се влияе от температурата, така че съпротивлението в металите се увеличава с температурата поради намаляване на скоростта на електроните поради увеличаването на техните термично разбъркване и разсейването на електроните, което произвежда.

    В случай на полупроводници, поради наличието на това забранена група Броят на носителите зависи от температурата (в зависимост от Разпределение на Ферми-Дирак), което води до увеличаване на проводимостта с температурата. В полупроводниците повишаването на температурата води до увеличаване на съпротивлението, но също така води до (по-нататъшно) увеличаване на проводимостта.

    Лос силициеви полупроводникови температурни сензори за забранена лента, какъвто е случаят с LM75, работят в съответствие с този принцип, позволявайки температурата да бъде определена чрез количествено определяне на нейното влияние върху напрежението в силициев диод.

    LM75 Хардуерни компоненти

    LM75 също има a аналогово-цифров преобразувател чрез сигма-делта модулация който е отговорен за получаване на числената (цифрова) стойност на температурата, стойност, която впоследствие се съхранява (на всеки 100 ms) в един от неговите регистри, от които може да бъде прочетена чрез шината I2C.

    LM75 I2C температурен сензор. Опростена схема на работните блокове

    В допълнение към регистъра, който съдържа измерената температура, LM75 има регистър, в който може да бъде съхранена максимална температура, както и компаратор, който е способен да генерира сигнал, ако измерената температура надвишава тази, съхранена във втория регистър. За да не се стартира отново предупреждението, докато измерената температура не падне под определено ниво, трети регистър позволява запаметяване на стойност за температурата на хистерезис.

    Конфигурацията на работата на LM75 се съхранява в четвърти регистър, с който се определят условията, при които се генерира предупреждението, начина на стартиране на този предупредителен сигнал (режим на прекъсване или режим на сравнение), както и активирането на устройството (режим). нормална работа или ниска консумация) наред с други параметри.

    Технически характеристики и изпълнение на LM75

    Диапазонът от температури, които LM75 може да измерва, варира от −55 °C до +125 °C, а числената разделителна способност е 0.125 °C, въпреки че точността е само ±2 °C в най-добрия случай, когато температурата е между − 25 °C и +100 °C и точност от ±3 °C с най-екстремните температури, между −55 °C и +125 °C.

    LM75. I2C температурен сензор. Pinout

    Внедряването (хардуер) на LM75 във верига е много просто, не се нуждае от повече компоненти от резисторите набиране дел автобус I2C и може да се захранва с напрежение между 2,8 V и 5,5 V. В същ автобус I2C До осем термометъра LM75 могат да бъдат подредени чрез конфигуриране на техния адрес с трите пина A0, A1 и A2 на високо или ниско ниво, както е обичайно в тези случаи.

    LM75. I2C температурен сензор. Приложна верига

    От друга страна, използването на LM75 като сонда е неудобно поради опаковките, в които се предлага, ТСОП (TSSOP8) o SEC (SO8) и обикновено се използва за измерване на околната температура или за измерване на температурата на компоненти, разположени в околната среда на PCB в който се намира термометърът LM75.

    При стартиране LM75 е конфигуриран да открива максимална температура от +80°C, температура от хистерезис от +75 °C и режима на работа на компаратора, т.е. режима, който емулира работата на термостат: той активира предупреждението при достигане на максималната температура и само ако тя падне под хистерезис Регенерира известието.

    Експлоатация на LM75 от микроконтролер през I2C шина

    Благодарение на използването на автобус I2C Работата с LM75 е много проста, просто влезте в адреса, който заема в шината, за да съхраните или прочетете конфигурацията и да получите стойността на измерената температура.

    Адресът I2C основата на LM75 е 0B01001XXX и се допълва, както е обяснено по-горе, от последните три бита за адрес, които се задават от хардуера с щифтове A0, A1 и A2 високи (стойност едно) или ниски (стойност нула).

    LM75 като термометър

    Регистърът, който съхранява последната измерена температура (TEMP), се намира на адрес 0x00, конфигурационният регистър (CONF) е на адрес 0x01, регистърът, който съхранява температурата на хистерезис на адрес 0x02 и максималната или свръхтемпература (TOS) има адрес 0x03. С изключение на текущата температура (TEMP), всички те функционират като четене и запис.

    Използвайки някои примери за код, разработени за Arduino (което се превърна в почти универсална справка) работата на LM75 може да бъде допълнително изяснена. Най-основният полезен пример е да използвате LM75 като термометър, като прочетете записа на последната измерена температура.

    Процесът е обичайният при работа с устройство I2C:

    1. Добавете библиотеката I2C към кода с #include <Wire.h>
    2. Инициализирайте библиотеката I2C използване на Wire.begin();
    3. Достъп до температурния сензор LM75 чрез Wire.beginTransmission(DIRECCION_LM75)
    4. Изпратете адреса на регистъра, достъпен чрез Wire.write(REGISTRO)
    5. Освободете автобус I2C с Wire.endTransmission()
    6. Повторен достъп до LM75
    7. Поискайте стойността на системния регистър с Wire.requestFrom(DIRECCION,CANTIDAD)
    8. Проверете дали данните са получени чрез Wire.available()
    9. Прочетете исканата стойност Wire.read() (толкова пъти, колкото байта съставляват)
    10. Въпреки че не е от съществено значение, когато приключите, освободете автобус I2C

    В допълнение към обичайния протокол за получаване или съхраняване на информация в регистрационните файлове на устройството с помощта на автобус I2C, за да се използват данните, които LM75 предоставя, е необходимо да се вземе предвид форматът, в който той вътрешно представя температурата.

    Получаване на стойността, съхранена в температурните записи на LM75

    На ред 22 от кода в предишния пример можете да видите как да заредите информацията, съхранена от трите температурни регистъра на LM75. Той използва два байта (16 бита), от които само 11-те най-значими бита са валидни. За да прочетете температурата като цяло число (със знак, кодиран в допълнение на две) най-значимият байт се зарежда първи в променлива int de Arduino и се завърта 8 бита наляво, оставяйки го в най-значимата част на int. След това вторият байт се чете и добавя към променливата. int с операция ИЛИ

    Интерпретация на заредената температурна стойност на LM75

    В ред 24 можете да видите как да интерпретирате стойността на температурата. На първо място е необходимо да се раздели на 32 като цяло число (завъртете съответните 11 бита, без да губите знака) и да се раздели на 8, което е броят на "стъпките", с които е представена температурата (октави от градус) за получаване на стойност от тип float със съответните десетични знаци. Тъй като компилаторите (включително toolchain de Arduino) оптимизират целочисленото деление на 32, не е необходимо да запазвате знака и да въртите "ръчно" битовете, тъй като операцията не е (осезаемо) по-бърза.

    Проверете приемането на данни от I2C шината

    Въпреки че предишният код ще работи без проблеми, въпреки че не проверява дали данните, поискани от устройството, са пристигнали. автобус I2C, най-ортодоксалното (и препоръчително) нещо е да изчакате данните да пристигнат в съответния номер. Тъй като скоростта на предаване и устойчивостта на грешки са повече от достатъчни, често се среща код, в който данните просто се изискват и четат без чакане. За примерите е полезно да го направите по този начин, тъй като те не отвличат вниманието от основното намерение, но за производствения код е препоръчително да го направите, както е предложено в седма точка от списъка на комуникационния процес I2C. Кодът в следващия пример подчертава препоръчителните промени за използване на LM75 във фазата на експлоатация.

    Конфигурирайте работата на LM75

    Най-основната конфигурация на LM75 се състои от установяване на максималната температура за генериране на предупреждението и хистерезис, което ще определи кога е деактивирано и може да се повтори. За да конфигурирате тези стойности, трябва само да ги съхраните в съответните регистри.

    Подобно на текущия температурен рекорд, максималната (предупредителна) температура и хистерезис Те използват два байта, но за разлика от първия, те не вземат предвид 11 бита (една осма от градуса), а 9 (половин градус), така че дори ако се съхранява по-малка стойност, ще бъдат взети предвид само интервали от тази разделителна способност.

    Тъй като в предишния код се променя само конфигурацията на температурите, свързани с предупреждението, останалата част от операцията съответства на конфигурацията по подразбиране.

    В тази конфигурация по подразбиране има две характеристики, които са от значение, първо, режимът на предупреждение, по подразбиране това, което се нарича "термостатен режим", който се състои от активиране на предупреждението, когато се достигне максималната температура (или предупреждение) и не го деактивира, докато не се понижи до температура на хистерезис. Алтернативата е "режим на прекъсване", при който сигналът се активира, когато превиши максимума или когато достигне стойност, по-ниска от тази на хистерезис и се нулира чрез четене на всеки запис, обикновено текущата температура.

    Втората характеристика е, че предупредителният сигнал се активира на ниско ниво, тоест щифтът на OS е на високо ниво, докато се достигне максималната предупредителна температура. Тъй като полярността на предупредителния сигнал (нивото, на което се активира) може да се конфигурира, при някои прости инсталации ще бъде достатъчно да използвате този сигнал (хардуер), за да използвате LM75, например, свързване или изключване на вентилатор, когато системата достига определена температура.

    Също така е възможно да конфигурирате работата на LM75 така, че да не предупреждава веднага след достигане на предупредителната температура, а да го прави след няколко инцидента. Това поведение е много полезно, когато работите при температурна граница или когато тя варира много бързо. LM75 може да бъде конфигуриран да предупреждава след превишаване на максималната температура един, два, четири или шест пъти.

    В конфигурационния регистър също има бит за деактивиране ("изключване") на LM75 и влизане в режим на ниска консумация, който се излиза чрез промяна на този бит отново или просто при четене на следващия регистър.

    Публикувай коментар

    Може да сте пропуснали