外部熱敏電阻式溫度感測器溫度監視器設計案例

作者：AhmadAlShari

在這個應用中，GreenPAK?配置為一個有外部熱敏電阻式溫度感測器的溫度監視器。GreenPAK2監視溫度，當到期望值（27℃）達到時會給出指示。兩路LED輸出用來顯示不同狀態。

熱敏電阻是溫度敏感的電阻器。所有電阻均隨溫度的變化而變化，熱敏電阻由有電阻率且對溫度特別敏感的半導體材料構成。不過，與大多數其他電阻器件不同，熱敏電阻的電阻隨溫度的升高而減小。

圖1. 引腳配置

圖2. GreenPAK2 Designer中的設計連接

表1. 設計主要電氣特性

圖3. 電路設計

這是由於半導體材料是熱敏電阻。

在27℃，熱敏電阻的電阻值為90kΩ（數據表中熱敏電阻為100kΩ）使用分壓：

所以，VIN = 500mV

現在我們要比較輸入電壓值（即測量的溫度）與500mV參考電壓（即27℃目標）。ACMP0比較模擬輸入電壓與500mV的參考值，500mV的參考值帶有12mV回差。

在本設計示例中，GreenPAK2使用引腳5來偏置熱敏電阻，並用引腳4來測量每個採樣周期來自電阻分壓器的模擬輸出。

採樣（通過CNT1/DLY1確定）配置為1.7ms ON和170ms OFF，以節省電能。CNT1的輸入時鐘是由RC OSC信號/12產生的，然後用兩個DFF除以4。

ACMP電源由來自頻率發生器的脈衝信號進行門控，以減少功率消耗。DLY0為感測器建立時間創建了.75ms延遲。輸出轉到鎖定，以保持採樣周期之間的狀態。

圖4. CMP0配置 (1uA上拉輸入：禁用; 滯後： 12mV; 低帶寬：禁用;ACMP VREF帶隙：50mV-1.5V; IN電壓： 500mV; 連接A CMP0IN+源：引腳4輸出)

圖5. CNT1/DLY1配置 (模式：計數器; 計數器數據： 100 （範圍：1-16383）; 輸出周期： N/D 公式; 功率控制：強迫上電; 重置源：無; 輸入：計數器1 ext.dk.; 沿選擇：兩個)

圖阻：6. 引腳下拉4配置態：; 電阻值： ( 輸出浮置模式：浮置模擬輸入) ; 初始狀; 電圖值：7. 引腳浮置5; 配置初始狀態： (電阻：輸出浮置下拉; 電阻)

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

圖9. CNT1/DLY1配置

圖10. GreenPak2 Designer中的干擾濾波器

圖11. GreenPak2 Designer中的CMP0和Latch2

CNT2/DLY2是一個延時模塊用於干擾濾波器，以防止ACMP開關引起故障。

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

圖14. 引腳10配置 圖15. 引腳12配置

輸出配置為漏極開路以驅動兩個LED。引腳10連接到一個綠色LED，以指示溫度在限制範圍內，引腳12連接到一個紅色LED，以指示溫度超出了限制。引腳10和12輸出反向，外部需要上拉。

引腳5被配置為緩衝LED。

圖16. 典型應用電路

圖17. 引腳4信號圖

引腳4被配置為信號發生器，如下圖所示：

圖18. 信號發生器設置

注意：為了電路的正確操作，請不要忘記正確地配置輸入和輸出引腳。

在圖2的原理圖上輸入腳被配置為有施密特觸發器的數字輸入，輸出腳配置為推挽模式。

圖19. 時序圖功能波

形引腳10和12配置為漏極開路，低電平時LED會亮，高電平時LED會滅。

引腳5上的採樣信號如圖22所示。

圖20. GreenPAK2模擬工具的配置

圖21. 功能波形

圖22. 引腳5上的採樣信號

使用一個熱敏電阻，利用GreenPAK2提供模擬轉換、報警限值設定並驅動外部LED指示燈，成功監視了溫度。

關於作者

AhmadAlShari 2013年畢業於約旦的約旦科技大學，就讀於電氣工程系。目前他從事可配置混合信號集成電路（CMIC）工作及其應用筆記。

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