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智能溫控器的發(fā)展前景
智能溫控器發(fā)展的新趨勢
進入21世紀后，智能溫控器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬溫控器和網(wǎng)絡(luò)溫控器、研制單片測溫控溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。
1 提高測溫精度和分辨力
目前，國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9~12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達0.5~0.0625°C。為了提高多通道智能溫控器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。
2 增加測試功能
新型智能溫控器的測試功能也在不斷增強。例如，采用DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘(RTC)，使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲器，可存儲用戶的短信息。另外，智能溫控器正從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。
智能溫控器都具有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機模式，有的還增加了低溫極限擴展模式，操作非常簡便。對某些智能溫控器而言，主機(外部微處理器或單片機)還可通過相應(yīng)的寄存器來設(shè)定其A/D轉(zhuǎn)換速率，分辨力及大轉(zhuǎn)換時間。
3 總線技術(shù)的標準化與規(guī)范化
目前來看，智能溫控器的溫度傳感器的總線技術(shù)也實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。采用的溫度傳感器作為從機可通過總線接口與主機進行通信。
4 可靠性及安全性設(shè)計
傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù)，其噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。新型智能溫控器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D轉(zhuǎn)換器，它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再利用過采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，來提高有效分辨力。Σ-Δ式A/D轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且對外圍元件的精度要求低；由于采用了數(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點漂移都不會影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。這種智能溫控器兼有抑制串模干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點。
為了避免在溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時產(chǎn)生誤動作，在AD7416/7417/7817、LM75/76、MAX6625/6626等智能溫度傳感器的內(nèi)部，都設(shè)置了一個可編程的“故障排隊(fAultqueue)”計數(shù)器，于設(shè)定允許被測溫度值超過上、下限的次數(shù)。僅當被測溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù)達到或超過所設(shè)定的次數(shù)n(n=1~4)時，才能觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計數(shù)器就復(fù)位而不會觸發(fā)中斷端。這意味著假定n=3時，那么偶然受到一次或兩次噪聲干擾，都不會影響溫控系統(tǒng)的正常工作。
ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進配置與電源接口”)規(guī)范的溫控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有完善的過熱保護功能，可用來監(jiān)控筆記本電腦和服務(wù)器中CPU及主電路的溫度。微處理器高可承受的工作溫度規(guī)定為tH，臺式計算機一般為75°C，筆記本電腦的CPU可達100°C。一旦CPU或主電路的溫度超出所設(shè)定的上、下*， INT端立即使主機產(chǎn)生中斷，再通過電源控制器發(fā)出信號，迅速將主電源關(guān)斷起到保護作用。此外，當溫度超過CPU的極限溫度時，嚴重超鹵ň涑齠?T_CRIT_A)也能直接關(guān)斷主電源，并且該端還可通過獨立的硬件關(guān)斷電路來切斷主電源，以防主電源控制失靈。上述三重安全性保護措施已成為上設(shè)計溫控系統(tǒng)的新觀念。
為防止因人體靜電放電(ESD)而損壞芯片。一些智能溫控器還增加了ESD保護電路，一般可承受1000~4000V的靜電放電電壓。通常是將人體等效于由100PF電容和1.2K歐姆電阻串聯(lián)而成的電路模型，當人體放電時，TCN75型智能溫度傳感器的串行接口端、中斷/比較器信號輸出端和地址輸入端均可承受1000V的靜電放電電壓。LM83型智能溫度傳感器則可承受4000V木駁綬諾緄繆埂
目前開發(fā)的智能溫度傳感器(例如MAX6654、LM83)還增加了傳感器故障檢測功能，能自動檢測外部晶體管溫控器(亦稱遠程傳感器)的開路或短路故障。MAX6654還具有選擇“寄生阻抗抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫為prc)模式，能抵消遠程傳感器引線阻抗所引起的測溫誤差，即使引線阻抗達到100歐姆，也不會影響測量精度。遠程傳感器引線可采用普通雙絞線或者帶屏蔽層的雙絞線。
虛擬溫控器和網(wǎng)絡(luò)溫控器
1 虛擬溫控器
虛擬溫控器是基于溫控器硬件和計算機平臺、并通過軟件開發(fā)而成的。利用軟件可完成溫控器的標定及校準，以實現(xiàn)佳性能指標。近，美國B&K公司已開發(fā)出一種基于軟件設(shè)置的TEDS型虛擬傳感器，其主要特點是每只傳感器都有的產(chǎn)品序列號并且附帶一張軟盤，軟盤上存儲著對該傳感器進行標定的有關(guān)數(shù)據(jù)。使用時，傳感器通過數(shù)據(jù)采集器接至計算機，首先從計算機輸入該傳感器的產(chǎn)品序列號，再從軟盤上讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，然后自動完成對傳感器的檢查、傳感器參數(shù)的讀取、傳感器設(shè)置和記錄工作。
2 網(wǎng)絡(luò)溫溫控器
網(wǎng)絡(luò)溫控器是包含數(shù)字傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的新一代智能溫控器。它通過數(shù)字傳感器首先將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送給微控制器作數(shù)據(jù)處理。后將測量結(jié)果傳輸給網(wǎng)絡(luò)，以便實現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間、傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享，在更換傳感器時無須進行標定和校準，可做到“即插即用(Plug&PlAy)”，這樣就極大地方便了用戶。
3 單片測溫控制系統(tǒng)
單片系統(tǒng)(System On Chip)是21世紀一項高新科技產(chǎn)品。它是在芯片上集成一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達108~109元件/片，這將給IC產(chǎn)業(yè)及IC應(yīng)用帶來劃時代的進步。