Датчик температури I2C LM75

Датчик температури I2C LM75

Датчик температури I2C LM75

LM75 I2C Датчик температури Термометр I2C шина

Зміст

    Принцип дії

    El IC LM75 - це a кремнієвий напівпровідниковий датчик температури забороненої зони.

    У напівпровідниках заборонена смуга Це енергетична зона електронів, яку неможливо збільшити зі збільшенням електричного поля, оскільки немає станів, доступних для більш швидкого руху. Це заборонена смуга входить між валентна зона (нижча енергія) і зона провідності (вища енергія). Теплове збудження (підвищення температури, для цілей, які нас цікавлять) може змусити деякі електрони отримати достатньо енергії, щоб перейти в зона провідності.

    Як пояснювалося в попередній статті про електронне вимірювання температури, у металах, хоча кількість носіїв не залежить від температури (усі електрони завжди доступні), їхня рухливість залежить від температури, так що опір у металах зростає з температурою через зменшення швидкості електронів через збільшення їх теплове перемішування і розсіювання електронів, яке воно створює.

    У випадку з напівпровідниками через наявність цього заборонена смуга Кількість носіїв залежить від температури (в залежності від Розподіл Фермі–Дірака), викликаючи підвищення провідності з температурою. У напівпровідниках підвищення температури викликає збільшення опору, але також призводить до (подальшого) збільшення провідності.

    L кремнієві напівпровідникові датчики температури в забороненій зоні, як і у випадку LM75, працюють за цим принципом, дозволяючи визначати температуру шляхом кількісного визначення її впливу на напругу в кремнієвому діоді.

    Апаратні компоненти LM75

    LM75 також має a аналого-цифровий перетворювач за сигма-дельта модуляцією який відповідає за отримання числового (цифрового) значення температури, значення, яке згодом зберігається (кожні 100 мс) в одному з його регістрів, з якого його можна прочитати через шину I2C.

    Датчик температури LM75 I2C. Спрощена схема робочих блоків

    На додаток до регістру, який містить виміряну температуру, LM75 має регістр, в якому може зберігатися максимальна температура, а також компаратор, який здатний генерувати сигнал, якщо виміряна температура перевищує температуру, збережену в цьому другому регістрі. Щоб не запускати попередження знову, поки виміряна температура не впаде нижче певного рівня, третій регістр дозволяє зберігати значення температури гістерезис.

    Конфігурація роботи LM75 зберігається в четвертому регістрі, за допомогою якого визначаються умови, за яких генерується попередження, спосіб запуску цього попереджувального сигналу (режим переривання або режим порівняння), а також активація пристрою (режим). нормальна робота або низьке споживання) серед інших параметрів.

    Технічні характеристики та реалізація LM75

    Діапазон температур, які здатний вимірювати LM75, коливається від −55 °C до +125 °C, а чисельна роздільна здатність становить 0.125 °C, хоча точність становить лише ±2 °C у найкращому випадку, коли температура між − 25 °C і +100 °C і точність ±3 °C з найбільш екстремальними температурами, від -55 °C до +125 °C.

    LM75. Датчик температури I2C. Розпіновка

    Реалізація (апаратне забезпечення) LM75 у схемі дуже проста, для цього не потрібно більше компонентів, ніж резистори потягни вверх Дель автобус I2C і може живитися напругою від 2,8 В до 5,5 В. У тому ж автобус I2C Можна встановити до восьми термометрів LM75, налаштувавши їхню адресу за допомогою трьох контактів A0, A1 і A2 на високому або низькому рівні, як зазвичай у цих випадках.

    LM75. Датчик температури I2C. Схема застосування

    З іншого боку, використання LM75 як зонда незручне через упаковку, в якій він представлений, ТСОП (TSSOP8) Або СОІК (SO8) і зазвичай використовується для вимірювання температури навколишнього середовища або для вимірювання температури компонентів, розташованих у середовищі Друкована плата в якому знаходиться термометр LM75.

    Під час запуску LM75 налаштовано на визначення максимальної температури +80°C, температури гістерезис +75 °C і режим роботи компаратора, тобто режим, який імітує роботу термостата: він активує попередження при досягненні максимальної температури і тільки якщо вона падає нижче гістерезис Відновлює повідомлення.

    Експлуатація LM75 від мікроконтролера по шині I2C

    Завдяки використанню автобус I2C Робота LM75 дуже проста, просто увійдіть до адреси, яку він займає на шині, щоб зберегти або прочитати конфігурацію та отримати значення виміряної температури.

    Адреса I2C основою LM75 є 0B01001XXX і доповнюється, як пояснено вище, останніми трьома адресними бітами, які встановлюються апаратно за допомогою контактів A0, A1 і A2 високого (значення один) або низького (значення нуль).

    LM75 як термометр

    Регістр, в якому зберігається остання виміряна температура (TEMP), розташований за адресою 0x00, регістр конфігурації (CONF) — за адресою 0x01, регістр, в якому зберігається температура гістерезис за адресою 0x02, а максимальна або перегрівання (TOS) має адресу 0x03. За винятком поточної температури (TEMP), усі вони функціонують як читання та запис.

    Використовуючи деякі приклади коду, розроблені для Arduino (який став майже універсальним довідником) роботу LM75 можна додатково уточнити. Найпростішим корисним прикладом є використання LM75 як термометра шляхом зчитування запису останньої виміряної температури.

    Процес є звичайним при роботі з пристроєм I2C:

    1. Додайте бібліотеку I2C до коду с #include <Wire.h>
    2. Ініціалізація бібліотеки I2C використання Wire.begin();
    3. Доступ до датчика температури LM75 за допомогою Wire.beginTransmission(DIRECCION_LM75)
    4. Надіслати адресу реєстру, доступ до якого здійснюється за допомогою Wire.write(REGISTRO)
    5. Відпустіть автобус I2C з Wire.endTransmission()
    6. Повторний доступ до LM75
    7. Запит значення реєстру за допомогою Wire.requestFrom(DIRECCION,CANTIDAD)
    8. Переконайтеся, що дані були отримані за допомогою Wire.available()
    9. Прочитайте запитане значення Wire.read() (стільки разів, скільки байтів складається)
    10. Хоча це не обов’язково, після завершення відпустіть автобус I2C

    На додаток до звичайного протоколу для отримання або зберігання інформації в журналах пристрою використовується автобус I2C, щоб використовувати дані, які надає LM75, необхідно враховувати формат, у якому він внутрішньо представляє температуру.

    Отримання значення, що зберігається в записах температури LM75

    У рядку 22 коду в попередньому прикладі ви можете побачити, як завантажити інформацію, що зберігається в трьох температурних регістрах LM75. Він використовує два байти (16 біт), з яких дійсними є лише 11 старших бітів. Щоб прочитати температуру як ціле число (зі знаком, закодованим у доповнення двох) старший байт завантажується першим у змінну int de Arduino і він повертається на 8 біт вліво, залишаючи його в найбільш значимій частині int. Потім зчитується другий байт і додається до змінної. int з операцією АБО

    Інтерпретація завантаженого значення температури LM75

    У рядку 24 ви можете побачити, як інтерпретувати значення температури. Перш за все, необхідно розділити на 32 як ціле число (повернути відповідні 11 бітів без втрати знака) і розділити на 8, що є кількістю «кроків», з якими представлена ​​температура (октави градуса) щоб отримати значення типу float з відповідними десятковими знаками. Оскільки компілятори (включаючи toolchain de Arduino) оптимізуйте цілочисельний ділення на 32, не потрібно зберігати знак і «вручну» обертати біти, оскільки операція не (помітно) швидше.

    Перевірте прийом даних від шини I2C

    Хоча попередній код працюватиме без проблем, незважаючи на те, що не перевірено, чи надійшли дані, які запитує пристрій. автобус I2C, найбільш ортодоксальним (і доцільним) є дочекатися надходження даних у відповідному номері. Оскільки швидкість передачі та стійкість до помилок більш ніж достатні, зазвичай можна знайти код, у якому дані просто запитуються та зчитуються без очікування. Для прикладів корисно робити це так, оскільки вони не відволікають від основного наміру, але для продакшн-коду доцільно робити це, як запропоновано в сьомому пункті списку процесу комунікації I2C. Код у наступному прикладі висвітлює рекомендовані зміни для використання LM75 на етапі експлуатації.

    Налаштуйте роботу LM75

    Найпростіша конфігурація LM75 полягає у встановленні максимальної температури для створення попередження та гістерезис, який визначатиме, коли його буде дезактивовано, і його можна буде повторити. Щоб налаштувати ці значення, вам потрібно лише зберегти їх у відповідних регістрах.

    Як і поточний температурний рекорд, максимальна (попереджувальна) температура і гістерезис Вони використовують два байти, але на відміну від першого, вони не враховують 11 біт (восьма частина градуса), а 9 (половина градуса), так що, навіть якщо менше значення було збережено, розглядалися б лише інтервали цієї роздільної здатності.

    Оскільки в попередньому коді змінено лише конфігурацію температур, пов’язану з попередженням, решта операції відповідає конфігурації за замовчуванням.

    У цій конфігурації за замовчуванням є дві важливі характеристики, по-перше, режим попередження, за замовчуванням так званий «режим термостата», який полягає в активації попередження, коли досягається максимальна температура (або попередження), і не вимикається до тих пір, поки не знизиться до температура гістерезис. Альтернативою є «режим переривання», в якому сигнал активується, коли він перевищує максимум або коли він досягає значення, нижчого за значення сигналу. гістерезис і скидається шляхом читання будь-якого запису, як правило, поточної температури.

    Друга характеристика полягає в тому, що сигнал попередження активується на низькому рівні, тобто висновок OS знаходиться на високому рівні, доки не буде досягнуто максимальної температури попередження. Оскільки полярність сигналу попередження (рівень, на якому він активується) налаштовується, у деяких простих установках буде достатньо використовувати цей сигнал (апаратне забезпечення) для використання LM75, наприклад, підключення або відключення вентилятора, коли система досягає певної температури.

    Також можна налаштувати роботу LM75 так, щоб він не попереджав одразу після досягнення попереджувальної температури, а робив це після кількох інцидентів. Така поведінка дуже корисна під час роботи на межі температури або коли вона дуже швидко змінюється. LM75 можна налаштувати на попередження після перевищення максимальної температури один, два, чотири або шість разів.

    У конфігураційному регістрі також є біт для дезактивації ("вимкнення") LM75 і входу в режим низького споживання, вихід з якого здійснюється шляхом повторної зміни цього біта або просто під час читання наступного регістру.

    Дати коментар

    Можливо, ви пропустили