温度传感器

大家好 欢迎回到 这部分的TI的工业研讨会

我是Kim 这一节 我们讲到的是温度传感器

首先我们看一下温度传感器 在智能家居中的一个使用情况

大家可以看看这幅图 温度传感器在智能家居中的

使用是非常广泛的 它用在空调

线控器 冰箱 甚至是气表水表

这样的一些产品下

智能家居中 温度传感器的测试节点是非常多的

而且它不一定在[听不清] 所以总的来讲

在温度传感器的使用和设计中 我们面临一些

比较大的挑战 主要有以下五个 第一个是

多通道和多节点

第二个是长距离

高精度 非线性 以及低功耗的要求

首先 我们先看一下市场上 常规的温度传感器的解决方案

有以下五个

温度IC

热力电阻 RTD 热点控

以及红外检测的模块

那我们重点看一下家电常用的温度IC

以及热敏电阻的方案

大家可以看到 由于热能电阻非线性的原因

所以它输出的线性度以及

输出的精准度都是依赖于软件的校准

以及这一个ADC的精度

所以它的输出的线性度 以及精度都不是很好

那温度IC因为使用IC内部的补偿

和一些线性化的处理 所以它能在

宽的电压输出范围下 能保证一个比较好的线性度以及

输出精度 那从成本来讲呢 两个

成本都相对比较低 那我们看一下温度IC

是通过什么样的原理来测试温度的

温度IC实际上是利用了半导体器件 内部的[听不清]热效应

去做的[听不清]的VBE电压会在不同的温度下呈现出不同的变化范围

那使用半导体器件的温度IC

能给系统带来什么样的好处 首先第一个是精度

由于前面提到的 由于内部使用了一些校准

以及做了一些线性化的处理 所以它能在输出的时候

保持一个非常好的精度和线性度

最后一个 因为IC使用的 是一个标准化的[听不清]的工艺

所以它的一致性能得到非常好的保证

那现在我们看一个实际的设计案例

这个案例是针对远端 不在[听不清]极端的检测方案

那这个方案呢 我们会遇到几个核心的设计挑战

那首先第一个是长距离

长距离带来的一个最明显的问题就是

干扰 长距离的菊花链很容易遭到干扰

它的精度很难得到一个保证

第二个 因为这个距离比较长 如果你是用通用的热敏电阻做的采样

那你每个节点 都需要两根线去做一个连接

那在很多个节点的情况下 你的线长成为你的成本很重要的一部分

同时在安装下 也是不太容易处理的

那针对这样的应用需求呢 TI提供了两个

比较新型的检测方案 那针对第一个

干扰 针对干扰 比较好的解决方案是

我使用数字的温度传感器 而不是使用模拟的传感器

我使用数字量来降低造成的干扰

那第二个是多节点和长距离

我们使用了两线制的数字方案 或者[听不清]的数字方案

去给系统做一些优化和重合

通过减少线来降低系统的成本

那大家可以看到我们 有两个解决方案 第一个是

基于脉冲技术型的两线制的 数字温度传感器解决方案

LMT01

另一个是基于菊花链式的 温度传感器方案

TMP107

首先我们来看看LMT01 它的数字的脉冲技术型的接口

它的测量温度范围是 256度到﹣50度的

一个长范围 温度测量的一个精度呢是

4096 12位的一个精度

大家可以看到它的硬件接口图

它能支持2米以上的一个线长

只是需要两个IO或普通的接口

去做的一个数字接口方案

它是通过温度检测和转换之后

以数字脉冲的形式进行输出的

方式来实现两线制的

LMT01在正常工作的时候呢

需要输出脉冲时 是控制这一个

经过采样电阻上的一个电流

去实现高精电频的传输

那驱动的电流分别是34个微安

和125个微安

它有54个毫秒的一个转换时间

然后4.96个脉冲输出

最长是有50个毫秒

可以实现连续的采样输出 采样输出

这样的一个过程

那接下来我们看下TMP107

那TM107是一个菊花链的连接方式

可以一级级往后 连接非常多的节点

那在这样的一个连接结构底下

地址的一个编制是最重要的

我们可以看下TMP107 是如何实现这样的一个功能

首先是MCP向低一级的TMP107发出

一个取地址的命令

然后第一个节点响应了我的主机之后

它会把这个命令向下一级的节点传输

同时使它的地址自动加一

第二个节点跟第一个节点一样 响应了我的主节点的信号之后呢

也会把加一往下传 一级一级往下传

传到最后一级的传感器

那当这个设计者的命令

设定完成后 每个节点

都能感知它在总线上的一个位置

那主机

以点名的方式点到 任何节点上的一个温度信息

然后其它不是本地址节点的

它是以透传的方式呢

直接连接在我的MCU上

在这里可以看到 LMT01

它有工业级和常规级的两个版本

能支持到2米的一个线

那同时在 -20度到90度的常规范围下呢

可以保证有0.5度的一个精度

那TMP107呢是一个

在-20度到70度范围内

能保证正负0.4度的 一个高精度的温度传感器方案

那它具有一些特性就是

自编制 长距离 多节点的一个检测

能高达300米

同时独特的接口 可以用窗口去驱动

下面是TI关于这个数字接口的

温度传感器的一个路标

大家可以看到 我们有两个主体部分

第一个是针对板极的部分

我们有SPI的一些接口

和I2C的接口

可以支持板级的数字温度采样

那基于远端长距离的 我们刚才介绍的有

TMP107以及LMT01这两个

方案 那目前马上要量产的是TMP116

它是0.2度的一个温度传感器

是目前市场上 数字化接口的温度传感器中

精度最高的一个方案

那除了数字接口的温度传感器之外

TI也在做模拟接口的温度传感器

但如何快速开启 我们温度传感器的一些设计方案呢

TI提供了大量的参考设计

比如TIDA-00800

是一个菊花链的 温度传感器的传感设计

使用的是我们刚才介绍的TMP107

这个传感器设计支持的 是四个温度节点的一个长距离检测

形成一个菊花链

那客户可以方便地 申请这样的一个参考设计

直接在你的系统上做一些评估

或者是TIDA-00824

这是一个可穿戴式的

一个应用参考设计

那它使用的是LMT70

LMT70能实现优于0.1度的一个

精度的一个方案

那还有一个就是在线资源

大家可以在一个在线的论坛

参考设计以及 TI Design上找到一些相关的

一个设计资源

谢谢大家

大家好 欢迎回到 这部分的TI的工业研讨会

我是Kim 这一节 我们讲到的是温度传感器

首先我们看一下温度传感器 在智能家居中的一个使用情况

大家可以看看这幅图 温度传感器在智能家居中的

使用是非常广泛的 它用在空调

线控器 冰箱 甚至是气表水表

这样的一些产品下

智能家居中 温度传感器的测试节点是非常多的

而且它不一定在[听不清] 所以总的来讲

在温度传感器的使用和设计中 我们面临一些

比较大的挑战 主要有以下五个 第一个是

多通道和多节点

第二个是长距离

高精度 非线性 以及低功耗的要求

首先 我们先看一下市场上 常规的温度传感器的解决方案

有以下五个

温度IC

热力电阻 RTD 热点控

以及红外检测的模块

那我们重点看一下家电常用的温度IC

以及热敏电阻的方案

大家可以看到 由于热能电阻非线性的原因

所以它输出的线性度以及

输出的精准度都是依赖于软件的校准

以及这一个ADC的精度

所以它的输出的线性度 以及精度都不是很好

那温度IC因为使用IC内部的补偿

和一些线性化的处理 所以它能在

宽的电压输出范围下 能保证一个比较好的线性度以及

输出精度 那从成本来讲呢 两个

成本都相对比较低 那我们看一下温度IC

是通过什么样的原理来测试温度的

温度IC实际上是利用了半导体器件 内部的[听不清]热效应

去做的[听不清]的VBE电压会在不同的温度下呈现出不同的变化范围

那使用半导体器件的温度IC

能给系统带来什么样的好处 首先第一个是精度

由于前面提到的 由于内部使用了一些校准

以及做了一些线性化的处理 所以它能在输出的时候

保持一个非常好的精度和线性度

最后一个 因为IC使用的 是一个标准化的[听不清]的工艺

所以它的一致性能得到非常好的保证

那现在我们看一个实际的设计案例

这个案例是针对远端 不在[听不清]极端的检测方案

那这个方案呢 我们会遇到几个核心的设计挑战

那首先第一个是长距离

长距离带来的一个最明显的问题就是

干扰 长距离的菊花链很容易遭到干扰

它的精度很难得到一个保证

第二个 因为这个距离比较长 如果你是用通用的热敏电阻做的采样

那你每个节点 都需要两根线去做一个连接

那在很多个节点的情况下 你的线长成为你的成本很重要的一部分

同时在安装下 也是不太容易处理的

那针对这样的应用需求呢 TI提供了两个

比较新型的检测方案 那针对第一个

干扰 针对干扰 比较好的解决方案是

我使用数字的温度传感器 而不是使用模拟的传感器

我使用数字量来降低造成的干扰

那第二个是多节点和长距离

我们使用了两线制的数字方案 或者[听不清]的数字方案

去给系统做一些优化和重合

通过减少线来降低系统的成本

那大家可以看到我们 有两个解决方案 第一个是

基于脉冲技术型的两线制的 数字温度传感器解决方案

LMT01

另一个是基于菊花链式的 温度传感器方案

TMP107

首先我们来看看LMT01 它的数字的脉冲技术型的接口

它的测量温度范围是 256度到﹣50度的

一个长范围 温度测量的一个精度呢是

4096 12位的一个精度

大家可以看到它的硬件接口图

它能支持2米以上的一个线长

只是需要两个IO或普通的接口

去做的一个数字接口方案

它是通过温度检测和转换之后

以数字脉冲的形式进行输出的

方式来实现两线制的

LMT01在正常工作的时候呢

需要输出脉冲时 是控制这一个

经过采样电阻上的一个电流

去实现高精电频的传输

那驱动的电流分别是34个微安

和125个微安

它有54个毫秒的一个转换时间

然后4.96个脉冲输出

最长是有50个毫秒

可以实现连续的采样输出 采样输出

这样的一个过程

那接下来我们看下TMP107

那TM107是一个菊花链的连接方式

可以一级级往后 连接非常多的节点

那在这样的一个连接结构底下

地址的一个编制是最重要的

我们可以看下TMP107 是如何实现这样的一个功能

首先是MCP向低一级的TMP107发出

一个取地址的命令

然后第一个节点响应了我的主机之后

它会把这个命令向下一级的节点传输

同时使它的地址自动加一

第二个节点跟第一个节点一样 响应了我的主节点的信号之后呢

也会把加一往下传 一级一级往下传

传到最后一级的传感器

那当这个设计者的命令

设定完成后 每个节点

都能感知它在总线上的一个位置

那主机

以点名的方式点到 任何节点上的一个温度信息

然后其它不是本地址节点的

它是以透传的方式呢

直接连接在我的MCU上

在这里可以看到 LMT01

它有工业级和常规级的两个版本

能支持到2米的一个线

那同时在 -20度到90度的常规范围下呢

可以保证有0.5度的一个精度

那TMP107呢是一个

在-20度到70度范围内

能保证正负0.4度的 一个高精度的温度传感器方案

那它具有一些特性就是

自编制 长距离 多节点的一个检测

能高达300米

同时独特的接口 可以用窗口去驱动

下面是TI关于这个数字接口的

温度传感器的一个路标

大家可以看到 我们有两个主体部分

第一个是针对板极的部分

我们有SPI的一些接口

和I2C的接口

可以支持板级的数字温度采样

那基于远端长距离的 我们刚才介绍的有

TMP107以及LMT01这两个

方案 那目前马上要量产的是TMP116

它是0.2度的一个温度传感器

是目前市场上 数字化接口的温度传感器中

精度最高的一个方案

那除了数字接口的温度传感器之外

TI也在做模拟接口的温度传感器

但如何快速开启 我们温度传感器的一些设计方案呢

TI提供了大量的参考设计

比如TIDA-00800

是一个菊花链的 温度传感器的传感设计

使用的是我们刚才介绍的TMP107

这个传感器设计支持的 是四个温度节点的一个长距离检测

形成一个菊花链

那客户可以方便地 申请这样的一个参考设计

直接在你的系统上做一些评估

或者是TIDA-00824

这是一个可穿戴式的

一个应用参考设计

那它使用的是LMT70

LMT70能实现优于0.1度的一个

精度的一个方案

那还有一个就是在线资源

大家可以在一个在线的论坛

参考设计以及 TI Design上找到一些相关的

一个设计资源

谢谢大家