隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,傳感技術(shù)的應用越來越廣泛。半導體技術(shù)的支持下,本世紀相繼開發(fā)了半導體熱點偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。智能溫度傳感器是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試的結(jié)晶。目前,國際上已開放出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。
智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號處理器、存儲器和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器、隨機存取器和只讀存取器。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量,適配各種微控制器,并且可通過軟件來實現(xiàn)測試功能,其智能化取決于軟件的開發(fā)水平。
傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù),其噪聲容限低,抵制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。新型智能溫度傳感器(例如:TMP03/04,LM74、LM83)普遍采用了高性能的∑-△式A/D轉(zhuǎn)換器,它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再利用過采樣,噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù),來提高有效分辨力,∑-△式A/D轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲,而且對外圍元件的精度要求低;由于采用了數(shù)字反饋方式,因此比較器的失調(diào)電壓及零點漂移都不會影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。這種智能溫度傳感器兼有抵制串模干擾能力強,分辨力高,線性度好成本低等優(yōu)點。
為了避免在溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時產(chǎn)生誤動作,在AD7416/7417、LM75/76、MXA6625/6626等智能溫度傳感器的內(nèi)部,都設置了一個可編程的“故障排隊(FAULTQUEUE)”計數(shù)器,專用于設定允許被測溫度值超過上、下限的次數(shù)。
僅當被測溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù),專用于設定允許被測溫度超過上、下限的次數(shù)達到或超過所設定的次數(shù)N(N=1~4)時,才能觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的,故障計數(shù)器就復位而不會觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的,故障計數(shù)器就復位而不會觸發(fā)中斷端。這意味著假定N=3時,那么偶然受到一次或兩次噪聲干擾,都還會影響溫控系統(tǒng)的正常工作。
LM76型智能溫度傳感器增加了溫度窗口比較器,非常適合設計一個符合ACPI規(guī)范的溫控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有完善的過熱保護功能,可用來監(jiān)控筆記本電腦和服務器中CPU及主電路的溫度。微處理器最高可承受的工作溫度規(guī)定為IH臺式計算機一般為75度,高檔筆記本電腦的專用CPU可達100度。一旦CPU或主電路的溫度超出所設定的上、下限時,INT端立即使主機產(chǎn)生中斷,再通過電源控制器發(fā)出信號,迅速將主電源判斷,起到保護作用。此外,當溫度超過CPU的極限溫度時,嚴重超溫報警輸出端也能直接關(guān)斷主電源。并且該端還可通過獨立的硬件關(guān)斷電路來切斷主電源,以防主電源控制失靈。上述二重安全性保護措施已成為國際上設計溫控系統(tǒng)的新觀念。
為防止因人體靜電放電(ESD)而損壞芯片。一些智能溫度傳感器還增加了ESD保護電路,一般可承受1000V~4000V的靜電放電電壓。通常是將人體等效于由100PF電容和1.2千歐電阻串聯(lián)而成的電路模型,當人體放電時,TCN75型智能溫度傳感器的串行接口、中斷/比較器信號輸出端和地址輸入端均可承受1000V的靜電放電電壓。LM83型智能溫度傳感器則可承受4000V的靜電放電電壓。
最新開必的智能溫度傳感器還增加了傳感器故障檢測功能,能自動檢測外部晶體管溫度傳感器的開路或短路。MAX6*還具有選擇“寄生阻抗低消”模式,能抵消遠程傳感器引線阻抗所引起的測溫誤差,即使引線阻抗達到100歐,也不會影響測量精度。遠程傳感器引線可采用普通雙絞線或者帶屏蔽層的雙絞線。
隨著未來科技的發(fā)展,溫度傳感器將向著更加智能,功能更加強大的方向發(fā)展。溫度傳感器的應用范圍將更加廣闊。