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浅谈智能温控器的发展趋势

  • 发布日期:2013-05-21      浏览次数:612
    •   现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温控器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温控器属于信息技术的前沿产品,尤其是温控器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量日渐上升。近百年来,温控器的发展大致经历了以下三个阶段;(1)模拟、集成温度控制器;(2)智能数码温控器。目前,国际上新型温控器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。
        
        1、温控器的产品分类
        
        1)模拟、集成温度控制器
        
        模拟温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器。某些增强型集成温度控制器中还包含了A/D转换器以及固化好的程序,这与智能温控器有某些相似之处。但它自成系统,工作时并不受微处理器的控制,这是二者的主要区别。
        
        2)智能数显温控器
        
        智能温控器(亦称数字温控器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前,国际上已开发出多种智能温控器系列产品。智能温控器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(cpu)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温控器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试控制功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。
        
        2、智能温控器发展的新趋势
        
        进入21世纪后,智能温控器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟温控器和网络温控器、研制单片测温控温系统等高科技的方向迅速发展。
        
        1)提高测温精度和分辨力
        
        在20世纪90年代中期zui早推出的智能温控器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到2°C。目前,国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是9~12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5~0.0625°C。为了提高多通道智能温控器的转换速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。
        
        2)增加测试功能
        
        新型智能温控器的测试功能也在不断增强。智能温控器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。
        
        智能温控器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。对某些智能温控器而言,主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率,分辨力及zui大转换时间。
        
        3)总线技术的标准化与规范化
        
        目前,智能温控器的温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化,所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。采用的温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。
        
        4)可靠性及安全性设计
        
        传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温控器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号,再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术,来提高有效分辨力。Σ-Δ式A/D转换器不仅能滤除量化噪声,而且对外围元件的精度要求低;由于采用了数字反馈方式,因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。这种智能温控器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。
        5)虚拟温控器和网络温控器
        
        A、虚拟温控器
        
        虚拟温控器是基于温控器硬件和计算机平台、并通过软件开发而成的。利用软件可完成温控器的标定及校准,以实现zui佳性能指标。
        
        B、网络温温控器
        
        网络温控器是包含数字传感器、网络接口和处理单元的新一代智能温控器。它通过数字传感器首先将被测温度转换成数字量,再送给微控制器作数据处理。zui后将测量结果传输给网络,以便实现各传感器之间、传感器与执行器之间、传感器与系统之间的数据交换及资源共享,在更换传感器时无须进行标定和校准,可做到“即插即用(Plug&PlAy)”,这样就极大地方便了用户。
        
        6)单片测温控制系统
        
        单片系统(SystemOnChip)是21世纪一项高新科技产品。它是在芯片上集成一个系统或子系统,其集成度将高达108~109元件/片,这将给IC产业及IC应用带来划时代的进步。半导体工业协会(SIA)对单片系统集成所作的预测见表1。目前,国际上一些的IC厂家已开始研制单片测温系统,相信在不久的将来即可面市。
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