Датчики

 

Так как данные передаются по трехпроводной шине, начиная с младшего байта, температурные данные могут быть записаны или считаны из DS1620 как 9-битное слово (устанавливая на RST "низкий" уровень после 9-го бита), либо в виде передачи двух 8-битных слов, старшие 7 бит которых либо игнорируются, либо установлены в нуль, как показано в Табл. 1. После передачи старшего байта MSB на выходе DS1620 устанавливаются нулевые значения.

Заметим, что температура представляемая DS1620 как ½°C LSB, задается следующим 9-битным форматом:

Получаем значение с высокой точностью при считывании температуры и округляем до 0,5°C бит (LSB) для прочитанного значения. Это значение – TEMP_READ. Остаточное значение на счетчике может быть считано передачей команды READ COUNTER. Это значение подсчета (COUNT_REMAN) остается после прекращения периода открытия. Загружаем значение аккумулятора отклонения в регистр счетчика (используя команду READ SLOPE), это значение может быть считано, задавая число подсчета градусов °C (COUNT_PER_C) для этой температуры. Фактическая температура может быть вычислена пользователем, используя следующее:

TEMPERATURE=TEMP_READ-0,25+(COUNT_PER_C-COUNT_REMAN)/COUNT_PER_C

Управление термостатом

График работы трех выходов триггеров, THIGH, TLOW и TCOM, что позволяют использовать DS1620 как термостат, показан на рисунке 3. Когда температура, измеренная DS1620, становится равна или поднимается выше значения, сохраненного в регистре верхнего порога температуры, выход THIGH, становится активным ("высоким") и остается в этом состоянии до тех пор, пока температура не опустится ниже значения, сохраненного в регистре верхнего порога температуры. Выход THIGH может использоваться для индикации того, что высокотемпературная граница была достигнута или превышена, или может использоваться как часть системы с замкнутой обратной связью, используемой для включения системы охлаждения и отключения ее, когда температура системы вернется в допустимые пределы.

Действие выхода TLOW, аналогично действию выхода THIGH. Когда температура, измеренная DS1620, становится равна или опускается ниже значения, сохраненного в регистре нижнего порога температуры, выход ТLOW, становится активным ("высоким") и остается в этом состоянии до тех пор, пока температура не станет выше значения, сохраненного в регистре нижнего порога температуры. Выход TLOW может использоваться для индикации того, что низкотемпературная граница была достигнута, или может использоваться как часть системы с замкнутой обратной связью, используемой для включения нагревателя и отключения его, когда температура системы вернется в допустимые пределы.

Выход TCOM становится "высоким", когда измеряемая температура достигнет или превысит значение TH, и остается в этом состоянии до тех пор, пока температура не станет равна или не опустится ниже значения TL. Таким образом, может быть достигнут некоторый гистерезис системы.

Режим работы выходов термостата представлен на рисунке 3.

Риунок 3. Режим работы выходов термостата.

Работа и управление

Для работы DS1620 в качестве термостата должны быть предварительно установлены регистры TH и TL. Регистр конфигурации/состояния используется, чтобы определить режим работы прибора в конкретном применении, а также отражает состояние процесса преобразования температуры. Регистр конфигурации определен следующим образом:

РЕГИСТР КОНФИГУРАЦИИ/СОСТОЯНИЯ

где

DONE = бит завершения преобразования. 0 = идет процесс преобразования, 1 = преобразование закончено

THF = флаг верхнего порога температуры. Этот бит устанавливается в 1, когда температура становится больше либо равна значению, сохраненному в регистре TH. Бит остается в единичном состоянии до тех пор, пока не будет сброшен путем записи 0 в эту ячейку памяти или путем отключения напряжения питания от прибора. Это позволяет определить, подвергался ли DS1620, после подачи напряжения питания, действию температур, превышающих значение, установленное в регистре TH.

TLF = флаг нижнего значения температуры. Этот бит устанавливается в 1, когда температура становится меньше либо равна значению, сохраненному в регистре TL. Бит остается в единичном состоянии до тех пор, пока не будет сброшен путем записи 0 в эту ячейку памяти или путем отключения напряжения питания от прибора. Это позволяет определить, подвергался ли DS1620 после подачи напряжения питания действию температур ниже значения, установленного в регистре TL.

NVB = энергонезависимый флаг занятости памяти. 1 = идет запись в ячейку Е² памяти. 0 = энергонезависимая память не занята. Копирование Е2 занимает до 10 мс.

CPU - бит использования процессора. Если CPU=0, то вывод CLK/CONV используется для запуска процесса преобразования температуры при "низком" уровне на входе RST. Если бит CPU установлен в 1, DS1620 использует для связи с процессором трехпроводную шину и вывод CLK/CONV используется совместно с выводами DQ и RST в качестве входа тактового сигнала. Этот бит сохраняется в энергонезависимой Е2 памяти, способной выдержать до 50000 циклов перезаписи. DS1620 поставляется с CPU = 0.

1SHOT - бит использования режима однократного преобразования. Если этот бит установлен в 1, то DS1620 будет выполнять однократное преобразование температуры после получения команды запуска преобразования. Если бит установлен в 0, то DS1620 непрерывно выполняет температурное преобразование. Этот бит сохраняется в энергонезависимой Е2 памяти, способной выдержать до 50000 циклов перезаписи. DS1620 поставляется с 1SHOT = 0.

При использовании в качестве термостата DS1620 обычно работает в непрерывном режиме. Однако для применений, требующих одного преобразования за определенный промежуток времени или требующих экономии мощности, может использоваться режим однократного преобразования. Следует отметить, что выходы термостата (T_HIGH, T_LOW и T_COM) в режиме однократного преобразования будут оставаться в том состоянии, в которое они были установлены в результате последнего преобразования.

Работа в энергосберегающем режиме

В случае использования DS1620 в качестве обычного термостата не требуется применения процессора. Поскольку память для хранения значений температурных пределов энергонезависима, DS1620 может быть запрограммирован до установки в систему. Для того, чтобы обеспечить работу без использования процессора, вывод CLK/CONV (второй вывод) может использоваться для запуска процесса преобразования. Отметим, что бит CPU регистра конфигурации должен быть установлен в 0 для использования этого режима работы. Независимо CPU = 0 или 1, трехпроводный порт активен. Установка CPU = 1 блокирует энергосберегающий режим.

Для того, чтобы использовать вывод CLK/CONV для запуска преобразования, необходимо, чтобы сигнал RST находился в "низком" состоянии, а CLK/CONV в "высоком". Установка сигнала "низкого" уровня на входе CLK/CONV на время менее 10 мс вызывает запуск однократного преобразования, после окончания которого DS1620 возвращается в состояние ожидания. Если на входе CLK/CONV устанавливается и остается "низкий" логический уровень, то будет происходить непрерывное преобразование температуры до тех пор, пока на входе CLK/CONV не будет снова установлен "высокий" уровень. Если бит CPU установлен в 0, то сигнал на входе CLK/CONV блокирует бит 1SHOT, если тот установлен в 1. Это означает, что даже если прибор установлен в режим однократного преобразования, установка входа CLK/CONV в "низкое" состояние запустит процесс преобразования.

ТРЕХПРОВОДНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

Трехпроводная шина состоит из трех сигналов. Это сигнал RST (сброс), сигнал CLK (тактовый сигнал), и сигнал DQ (данные). Все циклы передачи данных начинаются с установки на входе RST "высокого" уровня. Установка на входе RST "низкого" уровня заканчивает цикл передачи (смотрите рисунки 4 и 5). Тактовый сигнал представляет собой непрерывную последовательность чередующихся фронтов и спадов. Для правильной записи данные должны быть верными во время фронта тактового сигнала. Выходные данные устанавливаются по спаду тактового сигнала и остаются установлеными до нарастающего фронта.

При чтении данных из DS1620 вывод DQ переходит в высокоимпедансное состояние, когда на входе тактового сигнала установлен "высокий" уровень. Установка на входе RST "низкого" уровня прерывает любой цикл связи и устанавливает вывод DQ в высокоимпедансное состояние.

Данные передаются по трехпроводному интерфейсу, начиная с младшего байта. Система команд, передаваемых по интерфейсу, приведена в таблице 3 ниже.

Read Temperature [AAh]

Команда считывает содержимое регистра, который содержит результат последнего преобразования температуры. Следующие девять циклов тактового сигнала выводят данные содержимого регистра.

Write TH [01h]

Команда записывает регистр TH (Регистр верхнего порога температуры). После получения этой команды, следующие девять циклов тактового сигнала тактируют запись 9-битного значения температуры, которое устанавливает порог для работы выхода T_HIGH.

Write TL [02h]

Команда записывает регистр TL (Регистр нижнего порога температуры). После получения этой команды, следующие девять циклов тактового сигнала тактируют запись 9-битного значения температуры, которое устанавливает порог для работы выхода T_LOW.

Read TH [A1h]

Команда считывает значение регистра TH (Регистр верхнего порога температуры). После выполнения этой команды, следующие девять циклов тактового сигнала тактируют чтение 9-битного значения температуры, которое устанавливает порог для работы выхода T_HIGH.

Read TL [A2h]

Команда считывает значение регистра TL (Регистр нижнего порога температуры). После выполнения этой команды, следующие девять циклов тактового сигнала тактируют чтение 9-битного значения температуры, которое устанавливает порог для работы выхода T_LOW.

Read Counter [A0h]

Команда считывает значение счетчика. Следующие девять циклов тактового сигнала тактируют передачу содержимого этого регистра.

Read Slope [A9h]

Команда считывает значение счетчика отклонения в DS1620. Следующие девять циклов тактового сигнала тактируют передачу содержимого этого регистра.

Start Convert T [EEh]

Команда инициирует начало преобразования температуры. Никаких последующих данных не требуется. При работе в однократном режиме температурное преобразование будет выполнено, и DS1620 перейдет в состояние ожидания. При работе в непрерывном режиме команда запускает непрерывное преобразование температуры.

Stop Convert T [22h]

Команда останавливает преобразование температуры. Никаких последующих данных не требуется. Команда может использоваться для остановки непрерывного режима работы DS1620. После приема команды текущее температурное измерение будет завершено и DS1620 останется в состоянии ожидания до тех пор, пока не будет принята команда запуска преобразования температуры, которая возобновит непрерывный режим работы.

Write Config [0Ch]

Команда записывает регистр конфигурации. После приема команды, следующие восемь циклов тактового сигнала тактируют значение, записываемое в регистр конфигурации.

Read Config [ACh]

Команда считывает значение из регистра конфигурации. После приема команды, следующие восемь циклов тактового сигнала выводят значение, записанное в регистре конфигурации.

Система команд DS1620

Команда	Описание	Про- токол	Данные  по шине  после принятия протокола	Прим- чания
Команды преобразования температуры
Read Temperature	Чтение последнего значения из регистра температуры	AAh	читаемые данные
Read Counter	Чтение значения подсчета со счетчика	A0h	читаемые данные
Read Slope	Чтение значения аккумулятора отклонения	A9h	читаемые данные
Start Convert T	Запуск преобразования температуры в код	EEh	свободно	1
Stop Convert T	Остановка преобразования температуры в код	22h	свободно	1
Команды термостата
Write TH	Запись верхнего температурного предела в регистр TH	01h	записываемые данные	2
Write TL	Запись нижнего температурного предела в регистр TL	02h	записываемые данные	2
Read TH	Чтение верхнего температурного предела из регистра TH	A1h	читаемые данные	2
Read TL	Чтение нижнего температурного предела из регистра TL	A2h	читаемые данные	2
Write Config	Запись данных в регистр конфигурации	0Ch	записываемые данные	2
Read Config	Чтение данных из регистра конфигурации	ACh	читаемые данные	2

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. В режиме непрерывного преобразования температуры команда Stop Convert T остановит непрерывное преобразование. В режиме однократного преобразования команда Start Convert T должна выполняться для каждого преобразование. Для возобновления преобразования должна быть выполнена команда Start Convert T температурного измерения.

2. Запись в энергонезависимую память требует при комнатной температуре приблизительно 10 мс. После передачи команды записи, в течении по крайней мере 10 мс не должно передаваться никаких команд записи и чтения.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ

Пример: CPU устанавливает DS1620 для дальнейшего преобразования и функции термостата.

Режим CPU	Режим DS1620 (3-WIRE)	Данные (Первым LSB)	Комментарии
TX	RX	0Ch	CPU запускает команду Write Config
TX	RX	00h	CPU устанавливает DS1620 для дальнейшего преобразования
TX	RX	Включение RST	CPU сбрасывает DS1620
TX	RX	01h	CPU запускает команду Write TH
TX	RX	0050h	CPU отправляет данные для ограничения ТН в + 40ºC
TX	RX	Включение RST	CPU сбрасывает DS1620
TX	RX	02h	CPU запускает команду Write TL
TX	RX	0014h	CPU отправляет данные для ограничения ТL в + 10ºC
TX	RX	Включение RST	CPU сбрасывает DS1620
TX	RX	A1h	CPU запускает команду Read TH
RX	TX	0050h	DS1620 посылает обратно сохраненное значение TH для проверки в CPU
TX	RX	Включение RST	CPU сбрасывает DS1620
TX	RX	A2h	CPU запускает команду Read TL
RX	TX	0014h	DS1620 посылает обратно сохраненное значение TL для проверки в CPU
TX	RX	Включение RST	CPU сбрасывает DS1620
TX	RX	EEh	CPU запускает команду Start Convert T
TX	RX	Включение RST	CPU сбрасывает DS1620

ПЕРЕДАЧА СЧИТЫВАЕМЫХ ДАННЫХ

Рисунок 4

ПЕРЕДАЧА ЗАПИСЫВАЕМЫХ ДАННЫХ

Рисунок 5

СВЯЗАННЫЕ С DS1620 ПРИМЕЧАНИЯ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

Следующие примечания по практическому использованию применяются к DS1620. Эти примечания могут быть получены из “Application Note Book” фирмы Dallas Semiconductor, через наш сайт http:\\www.dalsemi.com/ или через факс (972) 371–4441.

Примечание по техническому использованию 67: “Применение и использование DS1620 при контроле температуры”

Примечание по техническому использованию 85: “Сопряжение DS1620 с Motorola SPI шиной ”

Примечание по техническому использованию 105:  “Измерение температуры с высокой точностью с использование цифровых температурных датчиков Dallas”

АБСОЛЮТНЫЕ МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ*

Напряжение на любом выводе относительно земли от – 0,5 В до + 7,0 В

Рабочая температура от – 55ºС до + 125ºС

Сохраняемая температура от – 55ºС до + 125ºС

Температура пайки 260ºС для 10 с

* Это только выделенные значения и функциональные рабочие значения для устройства в этом или других состояниях не есть явными в указанных выше рабочих разделах этой спецификации. Приведение абсолютных максимальных значений состояний, для повышения точности периодов времени, повышает надежность.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

(от – 55ºС до + 125ºС; VDD = 2,7 В до 5,5 В)

ЧАСОВАЯ ДИАГРАМА ОДИНОЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ (АВТОНОМНЫЙ РЕЖИМ)

ЗАМЕЧАНИЯ:

1. Все напряжения относительно земли.

2. Напряжение логической 1 определено с исходящим током в 1 мА.

3. Напряжение логического 0 определено с входящим током в 4 мА.

4. I_CC определено с неподключенным выводом DQ и подключенным выводом CLK к VDD.

5. I_CC определено с V_CC ровным 5.0 В и RST = GND.

6. Измерено при V_IH = 2.0 В или V_IL = 0.8 В.

7. Измерено при V_OH = 2.4 В или V_OL = 0.4 В.

8. Нагрузочная емкость = 50 пФ

9. Продолжительность t_CWH должна быть не менее 10 мс чтоб любая команда записи сохранила данные в Е² памяти.

10. Смотрите типичную кривую для температурных границ за диапазоном от 0ºС до 70ºС.

11. Ошибка измерения температуры отображает температурную точность, когда происходит калибровка.

12. Запись в энергонезависимую память возможна только для диапазона от 0ºС до 70ºС.

13. Правильным обозначение в проектах будет D1 и выше. Диапазон питания для Rev. С2 и ниже 4,5 В ≤ 5,5 В.