1 简介
目前,温度检测方案较多,医疗领域使用的检测方案主要可分为半载温度检测和外部温度检测方案。板载温度检测方案较多,常见TMP102AIDRLT 等等;常用的外部温度检测方案有两种:NTC温度检测方案,DS18B20温度检测方案。
2 半载温度检测方案
板载温度检测方案的主要功能是检测板载附近的温度或板载温度,常用的检测方案如下:
检测方案 | 电路设计 |
---|---|
TMP102AIDRLT | |
SE97B |
芯片手册:
- TMP102AIDRLT
- SE97B
3 外部温度检测方案
3.1 NTC电阻检测方案
3.1.1 简介
NTC 它是一种对温度变化敏感的热敏电阻,在不同的温度下可以呈现不同的电阻值。热敏电阻可分为微两类,主要区别如下:
热敏电阻类型 | 描述 |
---|---|
负温度系数电阻(NTC) | 当温度升高时,电阻值降低 |
正温度系数电阻(PTC) | 当温度升高时,电阻值增加 |
3.1.2电路设计
R1 为 1%精度电阻,R2 为 NTC,0.1uF 的电容 C1 除了从电源引入或电路板感应过滤高频干扰信号外,当 ADC 有多路 AD 转换时输入,MCU 的 AD 模块需要通过模拟开关切换不同的通道,然后进行采样转换和电容 C1 可以在 ADC 切换通道后,快速向采样电容充电,可提到转换速度,避免采样时间过短导致测量不准确。 R1 上拉电源应和 MCU 的 ADC 参考电源共中,MCU 供电和 ADC 参考电源共用一个电源)。
因为:输入 ADC 的 AD 值为(假设为 12 位的 ADC): AD 值计算公式
若上拉电源 ADC 参考电源共用一个电源,可以得到一个与上无关的公式: AD 值计算公式
因此,可以消除电源精度对测试的影响,降低计算的复杂性。
3.2 DS18B20温度检测方案
3.2.1 简介
DS18B20 是美国DALLAS 继半导体公司之后DS1820年后最新推出的改进智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比,他可以直接读取测量的温度,并根据实际要求通过简单的编程实现9~12 位数值读数法。可以分别在93.75 ms 和750 ms 内完成9 位和12 并从DS18B20 读取或写入的信息DS18B20 只需要一条口线(单线接口) 读写时,温度变换功率来自数据总线,总线本身也可以连接到DS18B无需额外电源,20供电。因而使用DS18B20 可使系统结构更简单,可靠性更高。他在测温精度、向用户转换时间、传输距离、分辨率等方面进行了比较DS1820 改进很大,使用更方便,效果更满意。
3.2.2 DS18B20的特点
1、适应电压范围较宽, 电压范围: 3.0~5.5V,数据线可以通过寄生电源供电 2、 独特的单线接口方式, DS18B20 微处理器与微处理器连接时,只需一条口线即可实现 DS18B20 双向通信。 3、 DS18B20 支持多点网络功能,多点网络功能 DS18B20 可并联在唯一的三线上,实现多点测温。 4、 DS18B20 所有的传感元件和转换电路都集成在形三极管的集成电路中,无需任何外围元件。 5、温范围-55℃~ 125℃,在-10~ 85℃时精度为±0.5℃ 6、可编程的分辨率为 9~12 对应的可分辨温度为 0.5℃、 0.25℃、 0.125℃和 0.0625℃,可实现高精度测温。 7、在 9 位分辨率最多 93.75ms 将温度转换为数字, 12 位分辨率最多 750ms 更快地将温度值转换为数字。 8.测量结果直接输出数字温度信号"一根总线"串行传送给 CPU,同时可传送 CRC 校验码,具有极强的抗干扰纠错能力。 9.负压特性:当电源极性反转时,芯片不会因发热而燃烧。 但不能正常工作。
3.2.3电路设计
采用温度检测三总线检测方案,可采用5V或3.3V供电,具体电路如下:
3.2.4温度读取
初始化
- 先将数据线置高电平1。
- 延迟(时间要求不是很严格,但尽可能短)
- 将数据线拉到低电平0。
- 延迟750微秒(时间范围可从480到960微秒)
- 数据线拉到高电平1。
- 延迟等待(如果初始化成功,将在15到60的微妙时间内产生一个原因DS18B20返回的低电平0。它的存在可以根据这种状态来确定,但要注意不要无限期等待,否则程序会进入死循环,所以要加时控制)。
- 若CPU读完数据线上的低电平0后,需要延迟,从发出的高电平算(第(5)步算起)至少需要480微秒。
- 将数据线再次拉高到高电平1后结束。