Современная электроника №3/2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2019 Высокотемпературный датчик температуры с интерфейсом Microlan В данной статье пойдёт речь о необычном применении интегральной микросхемы DS2436, в состав которой входят термочувствительный элемент, АЦП и интерфейс Microlan. Для расширения диапазона измеряемых температур до +500°С в датчике применён платиновый чувствительный элемент. Владимир Бартенев, Мария Бартенева (syntaltechno@gmail.com ) В ВЕДЕНИЕ Семейство микросхем с однопровод- ным интерфейсом Microlan (1-Wire) производства Dallas Semiconductor на протяжении многих лет остаётся инно- вационным и востребованным на рын- ке. Популярность данных микросхем столь велика, что поглотившая Dallas Semiconductor компания MAXIM с 2001 года продолжает выпускать знаме- нитые цифровые датчики температуры (например, DS18B20), кодовые ключи (например, iButton DS1990) и прочие микросхемы массового применения с префиксом DS. И НТЕРФЕЙС M ICROLAN (1-W IRE ) Однопроводной интерфейс 1-Wire, разработанный фирмой Dallas Semi- conductor [1], рекомендован разработ- чиками для применения в таких при- ложениях, как: ● приборы в специальных корпусах MicroCAN для решения проблем иден- тификации, переноса или преобра- зования информации (технология iButton); ● программирование встроенной памяти интегральных компонен- тов; ● идентификация элементов оборудо- вания и защита доступа к ресурсам электронной аппаратуры; ● системы автоматизации (технология 1-Wire-сетей). Преимущества однопроводного интерфейса определяются следующи- ми факторами: ● простое и оригинальное решение адресации абонентов; ● несложный протокол; ● простая структура линии связи; ● малое энергопотребление; ● лёгкое изменение конфигураци сети; ● значительная протяжённость линий связи; ● исключительная дешевизна всей тех- нологии в целом. 1-Wire-сеть представляет собой информационную сеть, использую- щую для осуществления цифровой связи одну линию данных (DATA) и один возвратный (или земляной) про- вод (RET). Таким образом, для реали- зации среды обмена этой сети могут быть применены доступные кабе- ли, содержащие неэкранированную витую пару той или иной категории, и даже обычный телефонный провод. Ограничение на максимальную дли- ну однопроводной линии составляет около 300 м. Благодаря наличию в составе любо- го микроконтроллера, снабжённого 1-Wire-интерфейсом, индивидуально- го адреса, столь же уникального, как и номер денежной купюры (отсутствие совпадения адресов для микрокон- троллеров гарантируется производи- телем), такая сеть имеет практически неограниченное адресное простран- ство. При этом каждый микроконтрол- лер без каких-либо дополнительных аппаратно-программных модифика- ций готов к работе. Микроконтроллеры 1-Wire являют- ся самотактируемыми и программи- руемыми. В основе обмена информа- цией между ними лежит управление длительностью импульсных сигналов в однопроводной среде и их измере- ние. Передача сигналов для 1-Wire- интерфейса – асинхронная и полу- дуплексная, а вся информация, цир- кулирующая в сети, воспринимается абонентами либо как команды, либо как данные. Команды сети генериру- ются мастером и обеспечивают раз- личные варианты поиска и адресации ведомых микроконтроллеров. Стан- дартная скорость работы 1-Wire-сети, изначально установленная на уровне 16,3 Кбит/с, была выбрана исходя из обеспечения максимальной надёж- ности передачи данных на большие расстояния и с учётом быстродей- ствия наиболее широко распростра- нённых типов универсальных микро- контроллеров, которые в основном должны использоваться в качестве ведущих устройств 1-Wire-шины. Для работы в этой сети выпускается целый ряд устройств, таких как адресуемые АЦП, термометры, часы реально- го времени, цифровые потенциоме- тры. Кстати, такой же протокол обме- на имеют и цифровые ключи iButton (или Touch Memory), которые сейчас широко используются в системах огра- ничения доступа. Среди перечислен- ных устройств особое место занимают микросхемы для мониторинга заряда аккумуляторов DS2436 и DS2438. Уни- кальность их состоит в том, что, наря- ду с температурным датчиком, в них вмонтированы АЦП [1]. Ниже будет рассмотрено применение микросхемы DS2436 с одним АЦП. Впрочем, предло- женный вариант её использования лег- ко может быть перенесён и на DS2438 с двумя АЦП. М ИКРОСХЕМА DS2436 И ПЛАТИНОВЫЙ ДАТЧИК Микросхема DS2436 [3] обеспечи- вает измерение температуры в диа- пазоне –55...+125°C с дискретностью 0,03125°C. Кроме того, встроенный 10-разрядный АЦП позволяет изме- рять напряжение постоянного тока от 3 до 10 В с разрешением 10 мВ. Микросхема выпускается в двух типах корпусов: в 3-выводном TO-92 и 8-выводном SOIC (см. рис. 1). Чтобы понять, как устроена данная микросхема, рассмотрим её блок- схему, показанную на рисунке 2. Фак- тически DS2436 представляет собой программируемый микроконтрол- лер с блоком управления, ПЗУ, ОЗУ, схемой измерения температуры и