Полупроводниковые датчики с цифровым выходом

Технология изготовления полупроводниковых термометров позволяет размещать их на кристаллах интегральных микросхем. Температурные датчики можно встретить в составе микропроцессоров и микроконтроллеров, служебных мониторов микропроцессорных систем, а также в других измерительных устройствах, например в датчиках влажности.

Полупроводниковые датчики температуры с цифровым выходом помимо термочувствительного элемента содержат встроенный АЦП и формирователь сигналов стандартного интерфейса, например: SPI, I2C и 1-Wire. Использование термометров с цифровым выходом значительно упрощает схемотехнику измерительного устройства, при незначительном увеличении стоимости относительно аналоговых вариантов. Также использование стандартных интерфейсов позволяет интегрировать датчики в различные системы управления или подключать несколько датчиков на одну шину. Программирование протокола обмена с большинством датчиков не представляется сложной задачей, что обусловило огромную популярность применения этих элементов

Характеристики интегральных датчиков температуры с цифровым выходом в целом соответствуют характеристикам аналоговых вариантов. При этом добавляется такой параметр, как разрешение выходных данных: от 9 до 16 бит. Часто данный параметр указывается в виде температуры, определяемой младшим разрядом АЦП. Например, для высокоточного датчика LM76 с разрешением 13-бит, он составляет 0,0625 °С. Не следует путать этот параметр с точностью измерений, так как вес младшего разряда определяет только точность АЦП, без учета характеристики датчика. Для того же LM76, заявленная точность измерений не превышает ±1 °С.

Кроме измерения температуры, многие цифровые датчики обладают дополнительными функциональными возможностями. Наибольшее распространение получил дополнительный выход термостатирования, позволяющий использовать микросхемы без внешних устройств управления.

Рис. Полупроводниковый датчик температуры LM75A

В качестве примера на рис. изображен полупроводниковый датчик температуры LM75A, имеющий следующие характеристики:

Диапазон измеряемой температуры, °С – 55…+150

Погрешность, ±°С 2,0

Разрешение, °С 0,125

Время преобразования, с 0,1

Напряжение питания, В 2,5...5,5

Выходные сигналы I2C