Датчик температуры I2C LM75

Датчик температуры I2C LM75

Датчик температуры I2C LM75

LM75 Датчик температуры I2C Термометр Шина I2C

Содержание

    Принцип работы

    El IC LM75 - это кремниевый полупроводниковый датчик температуры запрещенной зоны.

    В полупроводниках запретная группа Это энергетическая зона электронов, которая не может быть увеличена с увеличением электрического поля, поскольку нет состояний, доступных для более быстрого движения. Этот запретная группа включено между валентная зона (более низкая энергия) и ведущая полоса (высшая энергия). Тепловое возбуждение (повышение температуры для интересующих нас целей) может привести к тому, что некоторые электроны приобретут достаточно энергии, чтобы перейти в ведущая полоса.

    Как объяснялось в предыдущей статье о электронное измерение температуры, в металлах, хотя число носителей не зависит от температуры (все электроны всегда доступны), на их подвижность влияет температура, так что сопротивление в металлах увеличивается с температурой из-за уменьшения скорости электронов из-за увеличение их термическое перемешивание и рассеяние электронов, которое оно производит.

    В случае полупроводников из-за присутствия этого запретная группа Число носителей зависит от температуры (в зависимости от Распределение Ферми – Дирака), вызывая увеличение проводимости с температурой. В полупроводниках повышение температуры приводит к увеличению сопротивления, но также приводит к (дальнейшему) увеличению проводимости.

    кремниевые полупроводниковые датчики температуры запрещенной зоны, как и в случае с LM75, работают по этому принципу, позволяя определять температуру путем количественной оценки ее влияния на напряжение в кремниевом диоде.

    Аппаратные компоненты LM75

    LM75 также имеет аналого-цифровой преобразователь сигма-дельта модуляцией который отвечает за получение числового (цифрового) значения температуры, значения, которое впоследствии сохраняется (каждые 100 мс) в одном из его регистров, из которого его можно прочитать по шине I2C.

    Датчик температуры LM75 I2C. Упрощенная схема рабочих блоков

    В дополнение к регистру, содержащему измеренную температуру, LM75 имеет регистр, в котором может храниться максимальная температура, а также компаратор, способный генерировать сигнал, если измеренная температура превышает значение, хранящееся во втором регистре. Чтобы не выдавать предупреждение повторно, пока измеренная температура не упадет ниже определенного уровня, третий регистр позволяет сохранить значение температуры гистерезис.

    Конфигурация работы LM75 хранится в четвертом регистре, с помощью которого определяются условия формирования предупреждения, способ запуска этого сигнала предупреждения (режим прерывания или режим сравнения), а также активация устройства (режим). .нормальная работа или низкое потребление) среди других параметров.

    Технические характеристики и реализация LM75

    Диапазон температур, которые способен измерять LM75, варьируется от -55 °C до +125 °C, а числовое разрешение составляет 0.125 °C, хотя точность составляет всего лишь ±2 °C в лучшем случае, когда температура находится в диапазоне — 25 °C и +100 °C, точность ±3 °C при самых экстремальных температурах: от −55 °C до +125 °C.

    ЛМ75. Датчик температуры I2C. Распиновка

    Реализация (аппаратная) LM75 в схеме очень проста, для нее не требуется больше компонентов, чем резисторы. подтягивание из автобус I2C и может питаться напряжением от 2,8 В до 5,5 В. В том же автобус I2C Можно организовать до восьми термометров LM75, настроив их адрес с помощью трех контактов A0, A1 и A2 на высоком или низком уровне, как обычно в таких случаях.

    ЛМ75. Датчик температуры I2C. Схема применения

    С другой стороны, использование LM75 в качестве пробника неудобно из-за упаковок, в которых он представлен, ЦСОП (ЦСОП8) Или СОИК (SO8) и обычно используется для измерения температуры окружающей среды или температуры компонентов, расположенных в среде Печатные платы в котором находится термометр LM75.

    При запуске LM75 настроен на определение максимальной температуры +80°C, температуры гистерезис +75 °C и режим работы компаратора, то есть режим, имитирующий работу термостата: он активирует предупреждение при достижении максимальной температуры и только в том случае, если она падает ниже гистерезис Восстанавливает уведомление.

    Эксплуатация LM75 от микроконтроллера по шине I2C

    Благодаря использованию автобус I2C Работа с LM75 очень проста: достаточно получить доступ к адресу, который он занимает на шине, чтобы сохранить или прочитать конфигурацию и получить значение измеренной температуры.

    Адрес I2C базовый номер LM75 — 0B01001XXX и дополняется, как объяснялось выше, последними тремя битами адреса, которые устанавливаются аппаратно с помощью выводов A0, A1 и A2 высокого (значение один) или низкого уровня (значение ноль).

    LM75 как термометр

    Регистр, хранящий последнюю измеренную температуру (TEMP), расположен по адресу 0x00, регистр конфигурации (CONF) — по адресу 0x01, регистр, хранящий температуру гистерезис по адресу 0x02, а максимальная температура или перегрев (TOS) имеет адрес 0x03. За исключением текущей температуры (TEMP), все они работают как на чтение, так и на запись.

    Используя некоторые примеры кода, разработанные для Arduino (который стал почти универсальным эталоном) можно дополнительно уточнить работу LM75. Самый простой полезный пример — использовать LM75 в качестве термометра, считывая запись последней измеренной температуры.

    Процесс обычный при работе с устройством I2C:

    1. Добавить библиотеку I2C к коду с #include <Wire.h>
    2. Инициализировать библиотеку I2C использование Wire.begin();
    3. Получите доступ к датчику температуры LM75 с помощью Wire.beginTransmission(DIRECCION_LM75)
    4. Отправьте адрес реестра, доступ к которому осуществляется с помощью Wire.write(REGISTRO)
    5. Отпустите автобус I2C con Wire.endTransmission()
    6. Повторный доступ к LM75
    7. Запросите значение реестра с помощью Wire.requestFrom(DIRECCION,CANTIDAD)
    8. Убедитесь, что данные были получены с помощью Wire.available()
    9. Прочитайте запрошенное значение Wire.read() (столько раз, сколько байтов в нем содержится)
    10. Хотя это и не обязательно, по завершении отпустите автобус I2C

    Помимо обычного протокола получения или хранения информации в журналах устройства с помощью автобус I2C, чтобы использовать данные, которые предоставляет LM75, необходимо учитывать формат, в котором он внутренне представляет температуру.

    Получение значения, хранящегося в записях температуры LM75.

    В строке 22 кода предыдущего примера вы можете увидеть, как загрузить информацию, хранящуюся в трех регистрах температуры LM75. Он использует два байта (16 бит), из которых действительны только 11 старших битов. Чтобы прочитать температуру как целое число (со знаком, закодированным в дополнение до двух) старший байт загружается первым в переменную int de Arduino и он поворачивается на 8 бит влево, оставляя его в наиболее значимой части int. Затем второй байт считывается и добавляется в переменную. int с операцией ИЛИ

    Интерпретация загруженного значения температуры LM75

    В строке 24 вы можете увидеть, как интерпретировать значение температуры. Прежде всего, необходимо разделить на 32 как целое число (повернуть соответствующие 11 бит, не теряя знака) и разделить на 8, то есть количество «шагов», с которыми представляется температура (октавы градуса). чтобы получить значение типа float с соответствующими десятичными знаками. Поскольку компиляторы (в том числе Набор инструментов de Arduino) оптимизировать целочисленное деление на 32, нет необходимости сохранять знак и «вручную» вращать биты, поскольку операция не выполняется (заметно) быстрее.

    Проверка приема данных с шины I2C

    Хотя предыдущий код будет работать без проблем, несмотря на то, что он не проверит, дошли ли запрошенные устройством данные. автобус I2C, самое ортодоксальное (и желательное) — дождаться поступления данных в соответствующем количестве. Поскольку скорость передачи и устойчивость к ошибкам более чем достаточны, часто можно встретить код, в котором данные просто запрашиваются и считываются без ожидания. Для примеров полезно сделать так, поскольку они не отвлекают от основного замысла, а для производственного кода желательно сделать так, как предложено в седьмом пункте списка процесса коммуникации. I2C. Код в следующем примере выделяет рекомендуемые изменения для использования LM75 на этапе эксплуатации.

    Настройте работу LM75

    Самая базовая конфигурация LM75 состоит из установки максимальной температуры для выдачи предупреждения и гистерезис, который определит, когда оно будет деактивировано и может быть повторено. Чтобы настроить эти значения, вам нужно всего лишь сохранить их в соответствующих регистрах.

    Как и текущий рекорд температуры, максимальная (предупреждающая) температура и гистерезис Они используют два байта, но в отличие от первых учитывают не 11 бит (восьмая часть градуса), а 9 (полградуса), так что, даже если бы было сохранено меньшее значение, учитывались бы только интервалы такого разрешения.

    Поскольку в предыдущем коде изменена только конфигурация температур, связанных с предупреждением, остальная часть операции соответствует конфигурации по умолчанию.

    В этой конфигурации по умолчанию важны две характеристики: во-первых, режим предупреждения, по умолчанию так называемый «режим термостата», который состоит из активации предупреждения при достижении максимальной температуры (или предупреждения) и не деактивации его до тех пор, пока не снизится до заданного значения. температура гистерезис. Альтернативой является «режим прерывания», в котором сигнал активируется, когда он превышает максимум или когда он достигает значения ниже, чем у гистерезис и сбрасывается путем чтения любой записи, обычно текущей температуры.

    Вторая особенность заключается в том, что сигнал предупреждения активируется на низком уровне, то есть вывод OS находится на высоком уровне до тех пор, пока не будет достигнута максимальная температура предупреждения. Поскольку полярность сигнала предупреждения (уровень, при котором он активируется) настраивается, в некоторых простых установках будет достаточно использовать этот сигнал (аппаратно) для эксплуатации LM75, например, для подключения или отключения вентилятора при отключении системы. достигает определенной температуры.

    Также можно настроить работу LM75 так, чтобы он не предупреждал сразу после достижения температуры предупреждения, а делал это после нескольких происшествий. Такое поведение очень полезно при работе на пределе температуры или когда она меняется очень быстро. LM75 можно настроить на предупреждение после превышения максимальной температуры один, два, четыре или шесть раз.

    В регистре конфигурации также есть бит для деактивации («выключения») LM75 и перехода в режим низкого потребления, выход из которого осуществляется повторной сменой этого бита или просто при чтении следующего регистра.

    Оставить комментарий

    Вы могли пропустить