Dokładny przetwornik temperatury

Środa, 30 Czerwiec 2021

Rozwój systemów monitorujących parametry życiowe człowieka, no i oczywiście niedawna pandemia, pokazują, jak ważny jest dokładny pomiar temperatury ciała. Jest to podstawowy parametr świadczący o kondycji organizmu. Coraz więcej producentów oferuje scalone przetworniki temperatury o zwiększonej dokładności. Jednym z nich jest układ ADT7422 opracowany przez Analog Devices.

Podstawowe parametry:

zawiera precyzyjny przetwornik ADT7422,
dokładność pomiaru: ±0,1°C w zakresie 25...50°C i ±0,25°C w zakresie –20...105°C,
nie wymaga kalibracji,
komunikacja poprzez magistralę I2C z możliwością ustawienia czterech adresów,
wymaga zasilania 2,7...3,3 V, pobierając do 0,7 mW.

Budowa wewnętrzna przetwornika ADT7422 została pokazana na rysunku 1. W swojej strukturze integruje sensor temperatury, przetwornik ADC, komparatory progowe oraz blok komunikacji I2C. Dokładność przetwarzania pozwala spełnić normy termometru do pomiaru temperatury ciała pacjenta (ASTM E1112), zachowując dokładność ±0,1°C w zakresie 25...50°C i ±0,25°C w zakresie –20...105°C, bez potrzeby kalibracji przetwornika. Wysoka dokładność znajdzie zastosowanie nie tylko w pomiarach temperatury ciała, ale pozwala zwiększyć, także dokładność regulacji układów automatyki, gdzie każdy uchyb związany z niedokładnym pomiarem to wymierna strata energii.

Rysunek 1. Schemat wewnętrzny układu ADT7422

Budowa i działanie

Przetworzona wartość temperatury dostępna jest w postaci 16-bitowej poprzez rejestry układu ADT7422. Wbudowane komparatory pozwalają na sygnalizowanie osiągnięcia temperatury krytycznej (wyjście CT) lub progów alarmowych Low/High (wyjście INT). Aplikacja przetwornika jest bardzo prosta, schemat modułu został pokazany na rysunku 2. Oprócz układu ADT7422, na płytce umieszczone są zwory adresowe A1, A0, umożliwiające ustawienie czterech adresów magistrali I2C (A1, A0: 00=0x48...A1, A0: 11=0x4B).

Rysunek 2. Schemat modułu

Złącze I2C (JST 1mm) oprócz linii do komunikacji doprowadza też zasilanie. Opcjonalne złącza szpilkowe I2CA i IO ułatwiają zastosowanie modułu w płytkach stykowych oraz wyprowadzają sygnały komparatorów temperatury. Układ wymaga zasilania 2,7...3,3 V, pobierając do 0,7 mW.

Montaż i uruchomienie

Moduł został zmontowany na miniaturowej dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 3. Sposób montażu jest klasyczny i nie wymaga dokładnego opisu. Wybór wlutowanych złącz zależy od aplikacji.

Rysunek 3. Schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów

Dla szybkiego sprawdzenia działania, moduł można podłączyć do magistrali I2C Raspberry Pi. Wykorzystując bibliotekę i2ctools, po ustawieniu adresu bazowego zworami A1, A0, (domyślnie A10: 00=0x48) moduł powinien być widoczny, tak jak pokazano na rysunku 4, po odczycie magistrali poleceniem:

Wykaz elementów:

Rezystory: