Подключение цифрового датчика температуры витой парой длиной 1 км

Лучший способ измерения умеренных температур при средних и низких требованиях к точности (с учетом размеров решения, стоимости, характеристик и простоты использования) – это использование микросхемы датчика температуры. Но большинство микросхем температурных датчиков предназначены для приложений, где схемы, к которым они подключаются, находятся поблизости. Поэтому объединение в одной микросхеме функций измерения, преобразования в цифровую форму и обработки сигналов значительно упрощает конструкцию таких датчиков и интерфейса сбора данных.

Вебинар «Необычное в обычном. Сравнительный анализ современных решений Recom» (27.01.2022)

Однако в некоторых приложениях требуется получение информации о температуре из мест, достаточно удаленных от источника питания и электроники обработки данных. Эти системы требуют особой осторожности, потому что любое снижение качества сигнала от удаленного датчика может ухудшить качество измерений.

Выбор варианта с оцифровкой и обработкой сигнала в точке измерения (рядом с датчиком) значительно снижает проблему целостности сигнала. Однако такой подход также усложняет подключение и создает проблему подачи питания на схему. Любой вариант конструкции – как с удаленной обработкой сигналов, так и возле датчика – требует сложной или дорогостоящей (или и сложной, и дорогостоящей) прокладки кабелей.

На Рисунке 1 показан простой и экономичный интерфейс для удаленных микросхем датчиков температуры. Микросхема MAX6576 (IC1) представляет собой преобразователь абсолютной температуры в период следования импульсов, который объединяет датчик с необходимой электроникой обработки сигналов. Она подключается к приемнику (простому компаратору) с помощью кабеля на основе витой пары, по которому одновременно подается питание на датчик и снимаются сигналы с датчика.

Микросхема, объединяющая датчик температуры с электроникой обработки сигналов, и простая схема приемника на основе компаратора позволяют по витой паре получать данные от удаленного датчика температуры.
Рисунок 1. Микросхема, объединяющая датчик температуры с электроникой обработки сигналов,
и простая схема приемника на основе компаратора позволяют по витой паре получать
данные от удаленного датчика температуры.

Восстановить данные о температуре из выходных импульсов компаратора на стороне приемника можно с помощью выполняемой микроконтроллером простой процедуры, использующей таймер/счетчик. Или же, в аналоговой форме, можно использовать генератор пилообразного напряжения, синхронизированный с принимаемыми импульсами, за которым следует пиковый преобразователь на основе схемы выборки/хранения (УВХ).

Выходные импульсы приемника для 1000-метрового кабеля на основе витой пары имеют ожидаемый период 3 мс.
Рисунок 2. Выходные импульсы приемника для 1000-метрового кабеля
на основе витой пары имеют ожидаемый период 3 мс.

При заземленных выводах TS0 и TS1 микросхемы MAX6576 константа преобразования равна 10 мкс/K (Рисунок 1). Таким образом, при комнатной температуре (300 K) период выходных импульсов должен составлять 3000 мкс (3 мс), что соответствует частоте повторения около 333 Гц. Из Рисунка 2 видно, что это действительно так, даже при длине кабеля 1000 м. Аналогичные результаты были получены для кабеля длиной 60 см. На Рисунке 3 показаны входные импульсы приемника при использовании 1000-метрового кабеля с витой парой. Временные соотношения были такими же, как при длине кабеля 60 см.

На этой осциллограмме показаны входные импульсы приемника при длине кабеля 1000 м.
Рисунок 3. На этой осциллограмме показаны входные импульсы приемника
при длине кабеля 1000 м.

Измерения джиттера выходных импульсов приемника (где общая ошибка измерения – это отношение величины дрожания фронта к периоду сигнала) показывают, что влияние джиттера незначительно даже при использовании длинного кабеля. Эта схема передачи также может использоваться с преобразователями температуры в частоту и другими датчиками.

  1. Datasheet Maxim MAX6576
  2. Datasheet Maxim MAX9140

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 430
сейчас смотрят 44
представлено поставщиков 1575
загружено
позиций
25 067 862