. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Izolovaný teplotní senzor
17. září 2009 - 7:25 | Pandatron | Izolovaný teplotní senzor | Komentářů: 2  

Izolovaný teplotní senzor

Aplikační poznámka představující neotřelé řešení pro izolovaný teplotní snímač. V aplikaci je použit teplotní senzor MAX6576 a budič převodního transformátoru MAX845.

Základní myšlenka pochází z tři roky starého vydání magazínu EDN a z proudových smyček známých již od počátků výpočetní techniky.
V některých případech je potřeba zajistit snímání aktuální teploty i v místech, kde je předpokládána přítomnost rozdílného potenciálu vůči nadřazenému - zobrazovacímu či záznamovému systému. Jinými slovy v místech s rozdílným zemním potenciálem. Teplotní čidlo tak v takových případech musí být od nadřazeného sytému galvanicky odděleno.

Hlavní problém však nastává v případě oddělení napájení, kterému se lze jen málokdy v podobných případech vyhnout. Následující schéma zapojení z obr. 1 však elegantním způsobem řeší i tento problém a jediným izolačním transformátorem zajišťuje převod napájecího napětí i měřené teploty.


Obr. 1: Základní schéma zapojení izolovaného teplotního senzoru

Jako teplotní senzor je použit integrovaný obvod MAX6576 (IC2), poskytující na svém výstupu periodu odpovídající aktuální teplotě. Tento obvod je používán v celé řadě aplikací, neboť ve svém pouzdře kombinuje teplotní čidlo, vyhodnocovací obvody i snadno použitelný digitální I/O interface. Pracovní teplotní rozsah obvodu je -40°C až +125°C, přičemž průměrná odchylka naměřené a reálné teploty je 0,8°C a maximální (při +125°C) 4,5°C.

Obvod MAX845 (IC1) představuje komplementární budič s pevnou frekvencí určený pro napájecí izolační transformátory. Původní určení obvodu je pro převod napájecího napětí +3,3V nebo +5V pro PCMCIA aplikace. Z toho plynou nejen malé rozměry i celkově kompaktní řešení vyžadující pouze minimum externích součástek.
Obvod na svých výstupech budí izolační převodní transformátor T1 s převodním poměrem 1:1, na který jsou kladeny takové nároky, aby byly splněny požadované izolační vlastnosti. Sekundární vinutí transformátoru je připojeno na klasický Graetzův usměrňovač, tvořený rychlými schottkyho diodami D1 až D4. Ten zajišťuje stejnosměrné napětí zhruba 4,5 V pro napájení teplotního senzoru MAX6576, který svou minimální spotřebou (typ. 140 µA) obvod nijak nezatěžuje.

Teplotní senzor MAX6576 na svém výstupu poskytuje již zmíněnou periodu odpovídající absolutní teplotě. Základní převodní charakteristika je určena konstantou 10µs/°K což při pokojové teplotě odpovídá periodě zhruba 2,980 ms (335 Hz). Obvod však umožňuje i změnu této konstanty a to v rozsahu 10µs/°K až 640µs/°K. Výstupní signál v podobě symetrického obdélníkového signálu je přiveden na bázi tranzistoru Q2 typu NPN. Tranzistor má v kolektoru zapojenu zátěž, tvořenou rezistorem 390 ohmů, připojeném na izolované napájení. Tato konfigurace svou činností způsobu změnu proudu tekoucího izolačním transformátorem v rytmu výstupního signálu odpovídajícího absolutní teplotě.

Na primární (systémové) straně je zem obvodu MAX845 vedena přes paralelní RC člen, spojený s bází tranzistoru Q1. Hodnota prvků RC členu je navržena tak, aby součet proudu teplotního senzoru i budiče izolačního transformátoru v klidovém stavu neotvíral tranzistor Q1. Ve chvíli kdy je Q2 sepnut je jím z izolovaného napájecího napětí (cca. 4,5V) odebírán proud zhruba 12 mA. Tento proud se samozřejmě odráží i na primární (systémové) straně obvodu a vzniklý úbytek napětí na rezistoru R2 otevírá zmíněný tranzistor T1. Kvůli inverzi vznikající na NPN vodivosti tak nepřímo kopíruje stav na výstupním pinu teplotního senzoru MAX6576.

Je-li na výstupním pinu teplotního senzoru MAX6576 vysoká úroveň periody signálu, je na výstupu obvodu (tedy kolektoru Q1) nízká úroveň napětí a opačně. Dopravní zpoždění, vznikající na celém řetězci od IC2 po Q1 je typ. 2 µs. Reálný stav zachycují obr. 2 a obr. 3.


Obr. 2: Výstupní jitter při náběžné hraně signálu senzoru
 
Obr. 3: Výstupní jitter při sestupné hraně signálu senzoru

Chvění signálu, obsažené na přechodových stavech výstupu nemá na funkci výraznější vliv a lze jej zanedbat. Chyba měření způsobená tímto signálem je menší než 0,1 °K při nejnižší převodní konstantě 10µs/°K. Stejně tak chyba způsobená kolísáním izolovaného napájecího napětí ve svém důsledku nepřekračuje hodnotu 0,1 °K. Digitální výstupní signál za tranzistorem Q1 dosahuje úrovní zhruba 0 a 5 V se zatížitelností v řádu jednotek mA.

Tento způsob izolace a převodu signálu a napájení je využitelný prakticky s libovolnými převodníky fyzikálních a jiných hodnot na periodu či frekvenci. Více informací o převodním transformátoru T1 a obvodu MAX845 je k dispozici v technické dokumentaci uvedené v odkazech pod článkem a dokumentaci vývojového kitu MAX845 EV kit. Vhodným transformátorem je například typ TGM-010P3.

Použitá literatura:
Isolated Temperature Sensor

Odkazy & Download:
Domovská stránka firmy MAXIM
Přehled distributorů

Informace o obvodu MAX6576
Informace o obvodu MAX845
Informace o transformátoru TGM-010P3







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (2):

Zobrazit starší 30 dnů (2)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PLA8 MODUL - Logický analyzátor pro USB
Logický analyzátor pro USB 2.0, klon Saleae, 8-bitová verze s 10 GS a integrovanou analýzou rozhraní.
Skladem od 825 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007