| 随着社会的发展，工业中对温度测量的要求也越来越高，测量数据的范围也越来越大。温度采集系统设计时，传感器模块的设计将直接影响着数据的测量效果，随着测量要求的提高，传感器模块电路的复杂程度也会越来越高，无疑带来布线的困难和效率的下降，同时存在着易短路，易老化等隐患，给系统的综合调试和维护带来难度。如何延展搜集器到传感器和保证测温高精度，这就要求有可靠的无线传输技术和更复杂的电路设计来满足需求。 一、Semtech LoRa长距离无线技术温度侦测方案 / b0 c8 w6 O3 ^* a& Y 物联网的应用让我们可以把周遭的一些物品透过网络互相沟通，这样可让人们以更简单更可靠的方式来连接网络，但是对于如何延展搜集器到传感器的这一段路一直是困扰着IoT设计者。Semtech LoRa 长距离无线产品就是符合这一需求，此方案为提供一模块方便链接至客户的mcu以延长传输距离。9 Q! e: D( N: |& `6 r ; ^! V2 [: [8 {! f6 U 1 `: R! F % h0 ~& {5 q( W3 b 【线路图】 0 a8 k8 b$ X8 O/ w2 x 【方案方块图】% H2 c5 a" n( M, A" ?" c 【系统功能】; a# Y7 T5 w' S % {' Z% [* L* U 提供一 SPI接口让用户将数据及控制信号与 Semtech SX1276沟通后送置天线后发送LoRa信号至远程。2 m* s1 {$ c; ~ ' Z$ ~( A3 L0 r' P' N( Q2 ^ 【方案特性】0 o5 ~# [/ \& I7 L; p LoRa技术具超长距离，低成本 ： 因其Sensitivity 可达-148dB， 此点可以让传感器部件的范围大幅增加。 此点可减少repeater 用量节省成本。另可延长使用时间 ： 由于待机电流低至2.5uA， 此低耗电特性比起 GPRS来可以大大的减少耗电。所以可减小电池体积而增加其传感器待机时间。 * Y" l$ c; y) l& l 二、高精度低成本测温方案! M7 y2 i- {/ P% c4 e1 x t1 d" R& t; `# ?& D 本文介绍一种带I2C通信接口的数字温度传感器SD5075来实现测温功能。阐述了其软件和硬件设计方案，该测温装置的温度分辨率0.1℃，测温精度在-40℃~ +100℃范围内典型误差小于±0.5℃。 ; q! Z0 \4 a# l& H& p 用传统的水银或酒精温度计来测量温度，不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一，已经不能满足人们在数字化时代的要求。本文提出了一种新型的数字式温度测量电路的设计方案。某公司最新研制了一款高精度数字温度传感器芯片SD5075，兼容ADT75/LM75A/TMP75，且价格更低，精度更高，可替代性好，本文将重点介绍。 ( G; ~/ e: H- X8 ~$ {/ k 【系统组成】 , |1 F2 C7 |# E6 F 整个系统由数字温度传感器、单片机、显示、按键和电源这几个部分组成。 电路设计见下图：! o- k3 ]* Q7 X3 Q SD5075可设置迟滞阈值寄存器和过温阈值寄存器。如果实际测试环境温度高于设置的过温阈值寄存器则通过开漏引脚ALARM输出报警 信号。实际环境温度低于迟滞阈值寄存器则解除报警信号。AlARM输出有2种可选的工作模式：Alarm比较器模式和Alarm中断模式。Alarm输出可选择高电平或低电平有效。详细的操作流程可参考SDIC官方网站的SD5075单总线数字温度传感器规格书。 SD5075介绍： 7 P' v5 M+ B P) w SD5075是一款高准确度温度传感器芯片，内含高精度测温ADC，在-40℃~ +100℃范围内典型误差小于±0.5℃，在-55℃~ +125℃范围内典型误差小于±1.0℃。通过两线I2C/SMBus接口可以很方便与其他设备建立通信。设置A2 ~ A0的地址线，可支持8片芯片并联总线连接。 SD5075典型应用框图： 本芯片可选3种工作模式：连续测温模式，单次测温模式，关断模式。可根据速度或功耗的需求灵活选择和配置。7 C% X: L' G; y! D7 T2 \0 o % ^8 N% U- W, r$ x7 S SD5075特点：: i% C X5 f; g% K( z 5 k9 F1 F! }& F( {6 v: t' d& \" n 1、12位数字温度读数，分辨率为0.0625℃。+ S5 Z! K3 \+ N ( `) M* J; ^) h) H) d. G 2、在-40℃～+100℃范围内最大误差±0.8℃，在-55℃～+125℃范围内最大误差±1.5℃。2 s( p7 } c* P" Y 3、2线通信接口，跟I2C/SMBUS协议兼容。 3 _+ y0 M7 K2 X 4、提供过温报警功能，可设置过温阈值及迟滞恢复阈值。 5、可选连续测温模式或单次测温模式。 8 w$ h4 x d6 `3 ]* k 6、低功耗：连续测温时典型工作电流只有170uA，关断模式工作电流小于1uA.; Z ]" C* g+ b! Z- H! r) U7 f : G7 O, {# P* I) p9 @8 m 7、工作电压范围：2.7V～5.5V. 8、管脚兼容ADT75/LM75A/TMP75. + l K1 W3 {" i9 L9 a SDA：两线通信数据线" s) J/ H8 P4 w3 _0 f s2 i6 r 0 s6 S* P7 v# h8 {* a+ e SCL：两线通信时钟线* K) m K, ^+ q' w( u- i2 N" w* ~7 S! o ; M" p4 h4 b# C$ N d T7 G( z* I ALARM：作温度报警或者SMBus Alert用 GND：地 A2-A0：地址选择信号 - G5 g) q2 D- y/ B( S7 J/ l; v VDD：电源 单片机 * v- e4 h2 n3 Q$ ?8 k6 W 采用的单片机型号为SD8102，也是杭州晶华微电子研制的。具有16k Bytes OTP空间，256 Bytes SRAM，19个可编程I/O口，3个16位的定时/计数器，内置2M的RC振荡器。该单片机也可以采用普通的51单片机或PIC单片机替代。 显示、按键和电源 采用5位数码管显示，保留1位小数，输出方式采用动态扫描形式，选择单片机的5个I/O口作为数码管的位线和8个I/O口作为数码管的段线；+ J- B: ~& u7 K; [4 c# a' \2 J2 s ; J8 W$ P5 I0 v5 A. H 通过S0按键来切换摄氏度和华氏度显示。 采用外接电源方式供电（5～12V不需加限流电阻，大于12V时加个470R/3W的限流电阻），通过HT7533降压为3.3 V给系统各模块供电。% e8 X$ w* i W2 R4 F+ G : _/ H% A6 n2 Y. N) @% L; W& m 【软件设计】 单片机程序流程参考下图：0 T' I r6 g# z1 O( [ 结语：9 [, |0 y) f& A( D* @ 3 }' y9 p! x$ Q) g7 n. G 此测温方案选用的SD5075测温芯片具有功耗低，测温精度高和价格便宜等优点，非常适用于普通测温场合。同时还兼容ADT75/LM75A/TMP75等测温芯片。 |
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