基于DS2760的一线热电偶的设计及应用

　　1　引言

　　热电偶作为一种主要的测温元件,具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽、测温精度高等特点。传统的热电偶测温系统由若干基本单元构成,包括:一个热电偶、另一个用于测量热电偶和引线接头处温度的传感器、信号调理单元和A/D转换器。热电偶输出信号首先要接到一个精密低噪声放大器或仪表放大器上,放大后送到ADC中,变换为数字信号,再送到微处理器或PC机中。微处理器或PC机利用来自ADC和冷端处的温度传感器的数据计算出热电偶“热端”处的实际温度。另外,热电偶在测温过程中,常常需要把热电偶输出的温度信号从生产过程的装置上传输到远离装置数十米的控制室里,而且从热电偶的测温原理来说,要求把热电偶冷端安置到温度恒定的地方,因此在热电偶温度测量中要大量使用补偿导线。可见利用传统热电偶测温时具有接线复杂、设备成本高、数据传输易受干扰、测量精度低、系统误差大等缺点。一线总线具备能与计算机进行数字通讯、布线简炼、接收简单、使用方便、精度高、性能稳定、价格便宜等多方面优点,是工业现场系统设计的高级境界。如果能将一线总线技术应用于热电偶,构成符合一线总线规范的热电偶,则将大大简化热电偶的应用设计。一线热电偶无静态功耗,在总线上一般不限制挂接一线热电偶的数量,很容易构成分布式多点测量系统,必将具有广泛的应用前景。

　　2　一线热电偶的结构

　　2·1一线总线器件必须满足以下几方面的要求:

　　2·1·1　低功耗

　　一线总线的电源通常由一个连接于3V~5.5V电源端的4.7kΩ上拉电阻提供,其提供的电源能量是非常有限的,故要求一线总线器件必须满足低功耗的特性。

　　2·1·2　具有唯一的身份码

　　一线总线是通过身份码来识别挂在同一总线上的不同器件的,因此要求每个一线总线器件均具有全球唯一的64位ROM识别码。

　　2·1·3　必须满足一线总线器件的时序要求

　　根据上述对一线总线器件的要求设计出的一线总线热电偶如图1所示。由于热电偶为静态无功耗器件,符合一总线器件低功耗的要求,选用一线总线器件DS2760满足身份码及时序要求,可以与任何类型的热电偶结合起来构成一线热电偶。

　　3　DS2760锂电池监视器

　　DS2760是Dallas公司推出的高精度锂电池监视器。该器件是为了解决便携式电子产品电池工作状态的实时监测而推出的,具有功能强大、体积小、硬件接线简单等优点。将标准的热电偶与DS2760锂离子电池监测芯片相结合,可以把一个简单的热电偶变成符合一线总线规范的热电偶。