I2C temperatursensor LM75

I2C temperatursensor LM75

I2C temperatursensor LM75

LM75 I2C Temperatursensor Termometer I2C buss

Innholdsfortegnelse

    Driftsprinsipp

    El IC LM75 er en silisium halvleder båndgap temperatursensor.

    I halvledere er forbudt band Det er energisonen til elektronene som ikke kan økes med en økning i det elektriske feltet da det ikke er noen tilstander tilgjengelig for å bevege seg raskere. Dette forbudt band er inkludert mellom valensbånd (lavere energi) og ledningsband (høyere energi). Termisk eksitasjon (økningen i temperatur, for formålene vi er interessert i) kan føre til at noen elektroner får nok energi til å passere inn i ledningsband.

    Som forklart i forrige artikkel om elektronisk temperaturmåling, i metaller, selv om antall bærere ikke er avhengig av temperatur (alle elektroner er alltid tilgjengelige), påvirkes mobiliteten deres av temperaturen, slik at motstanden i metaller øker med temperaturen på grunn av nedgangen i elektronenes hastighet pga. økningen i deres termisk agitasjon og spredningen av elektroner den produserer.

    I tilfelle av halvledere, på grunn av tilstedeværelsen av dette forbudt band Antall bærere avhenger av temperaturen (avhengig av Fermi–Dirac-distribusjon) som får ledningsevnen til å øke med temperaturen. I halvledere gir økende temperatur en økning i motstand, men gir også en (ytterligere) økning i konduktivitet.

    den silisium halvleder båndgap temperatursensorer, som tilfellet er med LM75, fungerer i henhold til dette prinsippet, slik at temperaturen kan bestemmes ved å kvantifisere dens innflytelse på spenningen i en silisiumdiode.

    LM75 maskinvarekomponenter

    LM75 har også en analog-digital omformer med Sigma-Delta-modulasjon som er ansvarlig for å få den numeriske (digitale) verdien til temperaturen, en verdi som deretter lagres (hver 100 ms) i et av sine registre som den kan leses fra via bussen I2C.

    LM75 I2C temperatursensor. Forenklet diagram over driftsblokkene

    I tillegg til registeret som inneholder den målte temperaturen, har LM75 et register der en maksimal temperatur kan lagres samt en komparator som er i stand til å generere et signal dersom den målte temperaturen overstiger den som er lagret i dette andre registeret. For ikke å starte advarselen igjen før den målte temperaturen faller under et visst nivå, tillater et tredje register å lagre en verdi for temperaturen på hysterese.

    Konfigurasjonen av LM75-operasjonen er lagret i et fjerde register som forholdene som advarselen genereres under, måten å starte dette varselsignalet på (avbruddsmodus eller sammenligningsmodus) samt aktiveringen av enheten (modus) bestemmes normal drift eller lavt forbruk) blant andre parametere.

    Tekniske spesifikasjoner og implementering av LM75

    Temperaturområdet som LM75 er i stand til å måle varierer fra -55 °C til +125 °C og den numeriske oppløsningen er 0.125 °C, selv om presisjonen bare er ±2 °C i beste fall, når temperaturen er mellom − 25 °C og +100 °C og en nøyaktighet på ±3 °C med de mest ekstreme temperaturene, mellom −55 °C og +125 °C.

    LM75. I2C temperatursensor. Pinout

    Implementeringen (maskinvare) av LM75 i en krets er veldig enkel, den trenger ikke flere komponenter enn motstandene pull-ups den buss I2C og kan drives med en spenning mellom 2,8 V og 5,5 V. I samme buss I2C Opptil åtte LM75 termometre kan ordnes ved å konfigurere adressen deres med de tre pinnene A0, A1 og A2 på høyt eller lavt nivå, som vanligvis er vanlig i disse tilfellene.

    LM75. I2C temperatursensor. Applikasjonskrets

    På den annen side er bruken av LM75 som en sonde ubehagelig på grunn av pakkene den er presentert i, TSSOP (TSSOP8) eller SEC (SO8) og brukes vanligvis til å måle omgivelsestemperatur eller for å måle temperaturen på komponenter som er plassert i miljøet til PCB der LM75-termometeret er plassert.

    Ved oppstart er LM75 konfigurert til å registrere en maksimal temperatur på +80°C, en temperatur på hysterese på +75 °C og komparatordriftsmodusen, det vil si modusen som emulerer driften av en termostat: den aktiverer advarselen når maksimumstemperaturen er nådd og bare hvis den faller under hysterese Regenererer varselet.

    Utnyttelse av LM75 fra en mikrokontroller via I2C-bussen

    Takket være bruken av buss I2C Betjeningen av LM75 er veldig enkel, bare få tilgang til adressen den opptar på bussen for å lagre eller lese konfigurasjonen og få verdien av den målte temperaturen.

    Adressen I2C base av LM75 er 0B01001XXX og er supplert, som forklart ovenfor, av de tre siste adressebitene som er satt av maskinvare med pinnene A0, A1 og A2 høy (verdi én) eller lav (verdi null).

    LM75 som termometer

    Registeret som lagrer den sist målte temperaturen (TEMP) ligger på adressen 0x00, konfigurasjonsregisteret (CONF) er på adressen 0x01, registeret som lagrer temperaturen på hysterese ved adresse 0x02 og maksimum eller overtemperatur (TOS) har adresse 0x03. Bortsett fra gjeldende temperatur (TEMP), fungerer alle som lesing og skriving.

    Ved hjelp av noen kodeeksempler utviklet for Arduino (som har blitt nesten en universell referanse) driften av LM75 kan avklares ytterligere. Det mest grunnleggende nyttige eksemplet er å bruke LM75 som et termometer ved å lese registreringen av siste målte temperatur.

    Prosessen er den vanlige når du arbeider med en enhet I2C:

    1. Legg til biblioteket I2C til koden med #include <Wire.h>
    2. Initialiser biblioteket I2C hjelp Wire.begin();
    3. Få tilgang til LM75 temperatursensor ved hjelp av Wire.beginTransmission(DIRECCION_LM75)
    4. Send adressen til registeret du får tilgang til ved hjelp av Wire.write(REGISTRO)
    5. Slipp buss I2C med Wire.endTransmission()
    6. Få tilgang til LM75 igjen
    7. Be om registerverdien med Wire.requestFrom(DIRECCION,CANTIDAD)
    8. Bekreft at data er mottatt ved hjelp av Wire.available()
    9. Les den forespurte verdien Wire.read() (så mange ganger som byte utgjør det)
    10. Selv om det ikke er avgjørende, slipper du ut når du er ferdig buss I2C

    I tillegg til den vanlige protokollen for innhenting eller lagring av informasjon i enhetsloggene ved hjelp av buss I2C, for å utnytte dataene som LM75 gir, er det nødvendig å vurdere formatet der den internt representerer temperaturen.

    Innhenting av verdien som er lagret i LM75 temperaturregistreringer

    På linje 22 i koden i forrige eksempel kan du se hvordan du laster informasjonen som er lagret av de tre temperaturregistrene til LM75. Den bruker to byte (16 biter) hvorav bare de 11 mest signifikante bitene er gyldige. For å lese temperaturen som et heltall (med tegnet kodet inn tos komplement) den mest signifikante byten lastes først inn i en variabel int de Arduino og den roteres 8 biter til venstre, og etterlater den i den viktigste delen av int. Den andre byten blir så lest og lagt til variabelen. int med en OR-operasjon

    Tolkning av den belastede temperaturverdien til LM75

    I linje 24 kan du se hvordan du skal tolke temperaturverdien. Først av alt er det nødvendig å dele med 32 som et heltall (rotere de relevante 11 bitene uten å miste tegnet) og dele med 8, som er antallet "trinn" som temperaturen er representert med (oktaver av en grad) for å få en typeverdi float med tilsvarende desimaler. Siden kompilatorer (inkludert verktøysett de Arduino) optimalisere heltallsdivisjonen med 32, er det ikke nødvendig å bevare tegnet og "manuelt" rotere bitene, siden operasjonen ikke er (nevneverdig) raskere.

    Bekreft datamottak fra I2C-bussen

    Selv om den forrige koden vil fungere uten problemer til tross for at du ikke har verifisert om dataene som ble bedt om av enheten, har kommet. buss I2C, den mest ortodokse (og tilrådelige) tingen er å vente på at dataene kommer i riktig nummer. Siden overføringshastigheten og motstanden mot feil er mer enn tilstrekkelig, er det vanlig å finne kode der dataene ganske enkelt etterspørres og leses uten å vente. For eksemplene er det nyttig å gjøre det på denne måten siden de ikke distraherer fra hovedintensjonen, men for produksjonskoden er det tilrådelig å gjøre det som foreslått i det syvende punktet på listen over kommunikasjonsprosessen I2C. Koden i eksemplet nedenfor fremhever de anbefalte endringene for å bruke LM75 i utnyttelsesfasen.

    Konfigurer driften av LM75

    Den mest grunnleggende konfigurasjonen av LM75 består av å etablere maksimal temperatur for å generere advarselen og hysterese, som avgjør når den er deaktivert og kan gjentas. For å konfigurere disse verdiene trenger du bare å lagre dem i de tilsvarende registrene.

    I likhet med gjeldende temperaturrekord, maksimal (varsel) temperatur og hysterese De bruker to byte, men i motsetning til den første tar de ikke hensyn til 11 biter (en åttendedel av en grad), men 9 (en halv grad), slik at selv om en mindre verdi ble lagret, vil bare intervaller av denne oppløsningen bli vurdert.

    Siden i forrige kode bare konfigurasjonen av temperaturene knyttet til advarselen endres, tilsvarer resten av operasjonen standardkonfigurasjonen.

    I denne standardkonfigurasjonen er det to egenskaper som er relevante, for det første varselmodusen, som standard det som kalles "termostatmodus" som består i å aktivere varselet når maksimal temperatur (eller advarsel) er nådd og ikke deaktivere den før lavere til temperatur på hysterese. Alternativet er "avbruddsmodus", der signalet aktiveres når det overskrider maksimum eller når det når en verdi som er lavere enn hysterese og tilbakestilles ved å lese en hvilken som helst post, normalt gjeldende temperatur.

    Den andre egenskapen er at varselsignalet aktiveres på et lavt nivå, det vil si at OS-pinnen er på et høyt nivå inntil maksimal varseltemperatur er nådd. Siden polariteten til varselsignalet (nivået som det aktiveres på) kan konfigureres, vil det i noen enkle installasjoner være nok å bruke dette signalet (maskinvare) for å utnytte LM75, for eksempel å koble til eller fra en vifte når systemet når en viss temperatur.

    Det er også mulig å konfigurere driften av LM75 slik at den ikke varsler umiddelbart etter at varseltemperaturen er nådd, men gjør det etter flere hendelser. Denne oppførselen er veldig nyttig når du arbeider ved temperaturgrensen eller når den varierer veldig raskt. LM75 kan konfigureres til å varsle etter å ha overskredet maksimumstemperaturen én, to, fire eller seks ganger.

    I konfigurasjonsregisteret er det også en bit for å deaktivere ("slå av") LM75 og gå inn i en lavforbruksmodus, som avsluttes ved å endre denne biten på nytt eller rett og slett ved lesing av neste register.

    Legg inn kommentar

    Du kan ha gått glipp av