ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ С ИНТЕРФЕЙСОМ Microlan

Данная полезная модель относится к датчикам температуры с цифровым интерфейсом.
Для измерения температуры в широком диапазоне температур, как правило, применяются аналоговые платиновые датчики, в частности, в последнее время популярны тонкопленочные платиновые датчики фирмы Heraerus Instruments [1]. Однако эти датчики представляют собой только чувствительный элемент с двумя выводами и для реализации цифрового интерфейса с таким датчиком требуется АЦП, дополнительный микроконтроллер, разработка для него специальной программы и самое главное калибровка такого датчика температуры по особой методике. Известны для измерения температуры специальные интегральные микросхемы фирмы MAXIM-DALLAS SEMICONDUCTORS [2]. Главными их отличиями являются прямое преобразование температура-цифра на одном кристалле, не требующее внешних АЦП и других компонент, калибровка и коррекция характеристик в процессе изготовления, возможность адресации большого числа цифровых датчиков, работающих на одной шине за счет встроенного цифрового интерфейса Microlan. Однако при всех достоинствах этих цифровых датчиков температуры, главный их недостаток состоит в том, что максимальная измеряемая температура у них не превышает, как и у всех полупроводниковых датчиков на кремниевой основе, 125°C.
С целью преодоления указанных трудностей предлагается высокотемпературный датчик температуры, который состоит из интегральной микросхемы фирмы MAXIM DS2436, в состав которой входит термочувствительный элемент, АЦП и стандартный цифровой интерфейс Microlan, выход которого является выходом высокотемпературного датчика температуры, отличающийся тем, что с целью расширения диапазона измеряемых температур в него дополнительно введены вынесенный в точку измерения температуры платиновый чувствительный элемент, подстроечный резистор, источник питания, первый и второй интегральные стабилизаторы напряжения, причем один вывод платинового чувствительного элемента подключен как ко входу АЦП микросхемы DS2436, так и к общему выводу первого стабилизатора напряжения и через подстроечный резистор к его выходу, а вход первого стабилизатора напряжения подключен к плюсу источника питания, другой вывод платинового датчика соединен со входом и выходом второго стабилизатора напряжения, общий вывод которого, как и общий вывод микросхемы DS2436, соединены с минусом источника питания.
Благодаря этому в предлагаемом высокотемпературной датчике температуры расширен диапазон измеряемых температур до 500 градусов, реализован цифровой интерфейс Microlan и предельно упрощена процедура калибровки датчика по температуре, измеряемой микросхемой DS2436, откалиброванной при ее изготовлении.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого высокотемпературного датчика температуры, которая состоит из микросхемы (5) типа DS2436, первого стабилизатора напряжения (2) типа 78L08, второго стабилизатора напряжения (4) типа TL431, подстроечного резистора (3) Rv величиной 1-3 кОм, платинового чувствительного элемента (1) Rt типа HM фирмы Heraerus Instruments, который характеризуется высокой линейностью, стабильной работой в широком диапазоне температур (от -70°C до +500°C) и имеющий сопротивление 100, 500, или 1000 Ом (HM1020) при 0°C, (спецификация DIN EN 60751). Самопрогрев не превышает 0.3 мW/°C при рабочем токе от 0.1 до 0.7 mA. Источник питания на схеме показан своими клеммами.
Рассмотрим работу высокотемпературного датчика температуры. При включении питания микросхема DS2436 по стандартному интерфейсу Microlan [3] инициализируется и начинает осуществлять преобразование в цифровой код 10 разрядным АЦП напряжения на платиновом чувствительном элементе, ток через который стабилизирован первым стабилизатором напряжения 78L08, включенным по схеме стабилизатора тока, при стабилизированном опорном напряжении, обеспечиваемым вторым стабилизатором TL431. С помощью подстроечного резистора осуществляется установка рабочей точки платинового датчика путем сравнения измеряемой температуры микросхемой DS2436 (в пределах его ограниченного диапазона от -40 до +85 градусов, например, по комнатной температуре) и измеряемой температурой предложенным высокотемпературным датчиком, когда платиновый чувствительный элемент находится в непосредственной близости от микросхемы DS2436.
Простая схема высокотемпературного датчика, его высокая стабильность, низкая стоимость, стандартный цифровой интерфейс обеспечивают положительный эффект и преимущества от применения данной полезной модели.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПРИ ОФОРМЛЕНИИ ЗАЯВКИ.
1.http://heraeus-sensor-technology.com/en/produkte_1/temperatursensorelemente/elemente.aspx
2.Бартенев В.Г. Цифровые датчики температуры и их применение. «Датчики и системы» №12, 2004 г.
3.http://www.maximintegrated.com/en/products/power/DS2436.html/tb_tab0