外部热敏电阻式温度传感器温度监视器设计案例

外部热敏电阻式温度传感器温度监视器设计案例

作者:AhmadAlShari

在这个应用中,GreenPAK配置为一个有外部热敏电阻式温度传感器的温度监视器。GreenPAK2监视温度,当到期望值(27)达到时会给出指示。两路LED输出用来显示不同状态。

描述

热敏电阻是温度敏感的电阻器。所有电阻均随温度的变化而变化,热敏电阻由有电阻率且对温度特别敏感的半导体材料构成。不过,与大多数其他电阻器件不同,热敏电阻的电阻随温度的升高而减小。

图1. 引脚配置

1. 引脚配置

图2. GreenPAK2 Designer中的设计连接

图2. GreenPAK2 Designer中的设计连接

表1. 设计主要电气特性

表1. 设计主要电气特性

图3. 电路设计

图3. 电路设计

这是由于半导体材料是热敏电阻。

5

在27℃,热敏电阻的电阻值为90kΩ(数据表中热敏电阻为100kΩ)使用分压:

6

所以,VIN = 500mV

现在我们要比较输入电压值(即测量的温度)与500mV参考电压(即27目标)。ACMP0比较模拟输入电压与

500mV的参考值,500mV的参考值带有12mV回差。

在本设计示例中,GreenPAK2使用引脚5来偏置热敏电阻,并用引脚4来测量每个采样周期来自电阻分压器的模拟输出。

采样(通过CNT1/DLY1确定)配置为1.7ms ON170ms OFF,以节省电能。CNT1的输入时钟是由RC OSC信号/12产生的,然后用两个DFF除以4

ACMP电源由来自频率发生器的脉冲信号进行门控,以减少功率消耗。DLY0为传感器建立时间创建了.75ms延迟。输出转到锁定,以保持采样周期之间的状态。

图4. CMP0配置 (1uA上拉输入:禁用; 滞后: 12mV; 低带宽:禁用; ACMP VREF带隙:50mV-1.5V; IN电压: 500mV; 连接A CMP0 IN+源:引脚4输出) 图5. CNT1/DLY1配置 (模式:计数器; 计数器数据: 100 (范围:1- 16383); 输出周期: N/D 公式; 功率控制:强迫上电; 重置源:无; 输入:计数器1 ext.dk.; 沿选择:两 个)

4. CMP0配置 (1uA上拉输入:禁用; 滞后: 12mV; 低带宽:禁用;ACMP VREF带隙:50mV-1.5V; IN电压: 500mV; 连接A CMP0IN+源:引脚4输出)

5. CNT1/DLY1配置 (模式:计数器; 计数器数据: 100 (范围:1-16383; 输出周期: N/D 公式; 功率控制:强迫上电; 重置源:无; 输入:计数器1 ext.dk.; 沿选择:两个)

图阻:6. 引脚下拉4配置态:; 电阻值: ( 输出浮置模式:浮置模拟输入) ; 初始状; 电图值:7. 引脚浮置5; 配置初始状态: (电阻:输出浮置下拉; 电阻)

图阻:6. 引脚下拉4配置态:; 电阻值: ( 输出浮置模式:浮置模拟输入) ; 初始状; 电图值:7. 引脚浮置5; 配置初始状态: (电阻:输出浮置下拉; 电阻)

图8. GreenPAK2 Designer中的CNT1/DLY1、DFF0和DFF1

8. GreenPAK2 Designer中的CNT1/DLY1DFF0DFF1

图9. CNT1/DLY1配置

图9. CNT1/DLY1配置

图10. GreenPak2 Designer中的干扰滤波器

10. GreenPak2 Designer中的干扰滤波器

图11. GreenPak2 Designer中的CMP0和Latch2

11. GreenPak2 Designer中的CMP0Latch2

CNT2/DLY2是一个延时模块用于干扰滤波器,以防止ACMP开关引起故障。

图12. CNT2/DLY2/FSM0配置	图13. CNT0/DLY0配置

图12. CNT2/DLY2/FSM0配置        图13. CNT0/DLY0配置

图14. 引脚10配置	图15. 引脚12配置

图14. 引脚10配置          图15. 引脚12配置

输出配置为漏极开路以驱动两个LED。引脚10连接到一个绿色LED,以指示温度在限制范围内,引脚12连接到一个红色LED,以指示温度超出了限制。引脚1012输出反向,外部需要上拉。

引脚5被配置为缓冲LED

图16. 典型应用电路

16. 典型应用电路

图17. 引脚4信号图

图17. 引脚4信号图

引脚4被配置为信号发生器,如下图所示:

图18. 信号发生器设置

图18. 信号发生器设置

注意:为了电路的正确操作,请不要忘记正确地配置输入和输出引脚。

在图2的原理图上输入脚被配置为有施密特触发器的数字输入,输出脚配置为推挽模式。

图19. 时序图功能波

图19. 时序图功能波

引脚1012配置为漏极开路,低电平时LED会亮,高电平时LED会灭。

引脚5上的采样信号如图22所示。

图20. GreenPAK2仿真工具的配置

20. GreenPAK2仿真工具的配置

图21. 功能波形

图21. 功能波形

图22. 引脚5上的采样信号

图22. 引脚5上的采样信号

结论

使用一个热敏电阻,利用GreenPAK2提供模拟转换、报警限值设定并驱动外部LED指示灯,成功监视了温度。

关于作者

姓名:  AhmadAlShari

背景:  AhmadAlShari 2013年毕业于约旦的约旦科技大学,就读于电气工程系。目前他从事可配置混合信号集成电路(CMIC)工作及其应用笔记。