溫度傳感器在冰箱中的應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)一：溫度傳感器 在 智能冰箱中的應(yīng)用班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績： 一、研究現(xiàn)狀：在市場上，ds18b20是美國dallas 半導(dǎo)體公司繼 ds1820之后最新推 出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被 測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀書方 式?？梢苑謩e在 93.75ms和750ms內(nèi)完成 9位和12位的數(shù)字量，并且從 ds18b20讀出的信 息或?qū)懭雂s18b20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀 寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總 線，總線本身也可以向所掛接的 ds18b20供 電，而無需額外電源。因而使用 ds18b20系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單

2、，可靠性更高，而 其超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強(qiáng)，精度 高，附加功能強(qiáng)，使得 ds18b20更受歡迎。對(duì)于普通的電子愛好者來說，ds18b20的優(yōu) 勢更是學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。ds18b20的主要特征有：全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信；最高 12位分辨率，精度可達(dá) 土 0.5攝氏度；12位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750毫秒；可選擇寄生工作 方式；檢測溫度范圍為- 550 c +125 c (-67 f +257 f);內(nèi)置 eeprom,限溫報(bào)警功能；64位光刻rom,內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接； 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。ds18b

3、20以其較高的綜合性能獲得了較高的市場率，但其精度僅能實(shí)現(xiàn)-10 c+85 c下誤差 05 c,這與其使 用的測溫原理有關(guān)，ds18b20采用了不同溫度系數(shù)的振蕩器測量振蕩周期的方 法進(jìn)行測溫，較高的非線性可能導(dǎo)致其精度無法提升。 縱觀國外溫度傳感器的研 制情況，精度及其他指標(biāo)最高的，還屬于智能型的cmos集成溫度傳感器。該傳感器使用的是雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓vbe作為測溫信號(hào)，通過直 流低頻 信號(hào)直接測量出溫度的變化。從集電極電流ic和基極-發(fā)射極電壓vbe之間著名的指數(shù)關(guān) 系，可以得到以下 vbe與絕對(duì)溫度t的關(guān)系函數(shù)。 vbe(t)幾乎是溫度的線性函數(shù)，其典型的斜率是-2mv/k

4、。如果集電極電流比是 常數(shù)，兩個(gè)不同集電極電流ic1和ic2驅(qū)動(dòng)的晶體管 vbe的差值 avbe 與絕對(duì)溫度成正比關(guān)系(ptat)。在一個(gè)帶隙基準(zhǔn)電壓源中，放大的 avbe加到vbe上產(chǎn)生一個(gè)與溫度無關(guān)的基準(zhǔn)電壓vref,在后面的 adc中可以利用這些量準(zhǔn)確的測量出與溫度正比的物理量，從而計(jì)算得到比較準(zhǔn)確的溫度值。31國外的智能溫度傳感芯片多采用 9-12位的a/d轉(zhuǎn)換器，其分辨力 可達(dá)0.5-0.0625c。這 些只能的溫度傳感器大多由片上 2-a adc和數(shù)字總 線接口在cmos工藝下實(shí)現(xiàn)。傳感器使用襯底pnp晶體管用于產(chǎn)生溫度傳 感器和adc的參考電壓。通過使用斬波放大器和動(dòng)態(tài)元件匹配使

5、得讀出電路 獲得了高的初始精度，采用二階曲率校正獲得高線性度。通過一系列的措施降低或消除各種非理想因素，最后使得傳感器的溫度偏差主要由 pnp晶體管的基 極-發(fā)射極電壓決定的，并利用片內(nèi)額外的晶體管測量校準(zhǔn)得到環(huán)境溫度，與傳 感器的輸出相比較 整理后得到最終結(jié)果。相比于傳統(tǒng)的測量校準(zhǔn)技術(shù)，這個(gè)方 案更迅速、生產(chǎn)成本更低。這幾年來溫度傳感器的研究仍朝著精度更高、體積更小的發(fā)展趨勢在前進(jìn)。二、溫度傳感器在智能冰箱中的應(yīng)用1、應(yīng)用介紹：電冰箱溫度控制系統(tǒng)是利用溫度傳感器 ds18b20采集電冰箱 冷藏室和冷凍室的溫度，通過intel公司的高效微控制器 mcs-c51單片機(jī)進(jìn)行 數(shù)字信號(hào)處理，從而達(dá)到

6、智能控制的目的。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電冰箱冷藏室和冷凍室 的溫度設(shè)置、電冰箱自動(dòng)除霜、開門報(bào)警等功能。通過對(duì)直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)的改進(jìn)和采用模糊控制技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)了電冰箱的 雙溫雙控，使電冰箱能根據(jù)使用條件的變化迅速合理地調(diào)節(jié)制冷量， 且節(jié)能效果 良好。2、工作原理：根據(jù)冷藏室和冷凍室的溫度情況決定是否開壓縮機(jī)，若冷藏室的溫度過高，則打開電磁冷門 v1,關(guān)閉閥門v2, v3,同時(shí)打開壓縮機(jī)，產(chǎn)生高溫 高壓過熱蒸氣，經(jīng)過冷凝器冷凝，干燥過濾器干燥，毛細(xì)節(jié)流管降壓后，在蒸發(fā) 器汽化制冷，產(chǎn)生低溫低壓的干燥氣體。經(jīng)過電磁閥門 v1流入冷藏室，使冷藏 的溫度迅速降低，當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)關(guān)閉壓縮機(jī)，同時(shí)關(guān)閉電磁閥門

7、v1。若是冷凍室的溫度過高，則應(yīng)打開 v2關(guān)閉v1, v3。電磁閥門v3主要用于冷凍室 的化霜。需要化箱時(shí)打開v3,從壓縮機(jī)流出的高溫高壓氣體流經(jīng)冷凍室可勻速將 冷凍室霜層汽化。達(dá)到化霜的效果。一般化霜的時(shí)間要短，不然會(huì)傷存放的食品。3、原理圖及分析:控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由電源開關(guān)，電壓檢測裝置，溫度傳感器，功 能按鍵，單片機(jī)，延時(shí)電路，顯示電路，指示燈電路，除霜裝置和故障報(bào)警裝置 等夠成。圖1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖ds1820m溫原理如圖2所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響 很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化 其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)

8、數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄 存器被預(yù)置在-55c所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈 沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1 , 計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖 信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加， 此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測 溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值。圖2 ds1820測溫原理圖在正常測溫情況下，ds1820的測溫分辯率為0.5 c以9位數(shù)據(jù)格式表示，其 中最低有效位（lsb由比較器進(jìn)行0.25 c比較，當(dāng)計(jì)數(shù)器1中的余值轉(zhuǎn)化成溫 度后低于0.25 c時(shí)，清除溫度寄存器的最低位（lsb ,當(dāng)計(jì)數(shù)器1中的余值轉(zhuǎn) 化成溫度后高于0.25 c,置位溫度寄存器的最低位（lsb 。三、學(xué)習(xí)體會(huì)：經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我對(duì)溫度傳感器的功能、種類、結(jié)構(gòu)原理、當(dāng)前的研 究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢都都有了一定的了解。 它的