数字温度传感器在动车车辆轴承温度检测中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com数字温度传感器在动车车辆轴承温度检测中的应用技术中心吴冬华摘要：介绍了单线数字式温度传感器DS18B20的工作原理，以及由DS18B20和单片机构成的单线多点动车车辆轴承温度检测系统的原理框图及应用电路。关键词：DS18B20数字温度传感器一线网络分布式温度测量轴温报警单片机动车车辆温度传感器具有抗干拢能力强、低功耗、高性能、1概述选配微处理器容易等优点，归纳起来数字温度传感器DS18B20具有以下特点：铁路动车车辆轴承温度检测与监视，是确保①独特的“一线总线”接口方式，可联网，方动车车辆安全运行的重要一环。由于动车车辆上便分散

2、点测量；特有的强振动、强冲击、大加速度、多干扰源等原DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口因，传感器在动车车辆上的运用环境十分复杂恶线即可实现微处理器的双向数据通讯。多个劣；另外测温点分布在动车车辆转向架轴箱的每DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测对轴承上，测温点多而分散，距离远，布线非常困温。难。我们传统的检测方法是通过模拟温度传感器②可选的三线或二线式连接方式，两线方式采集轴承的温度信号，转换成电信号后经放大，再可通过数据线提供寄生电源而不需要再单独供经A／D转换成数字信号后送至主机处理。而这必电；然面临引线误差补偿、多点测量切换和放大电路③分辨率可编程

3、为9位～12位；在一10℃一零点漂移等技术问题，这样可靠性及精度很难达85℃范围内，测量精度可达±0．5℃，到理想效果。④转换时问快，分辨率为12位温度转换时间随着微电子科学技术的发展，硬件集成度得750ms(最大值)，分辨率为1O位温度转换时间到极大提高，新型的数字传感器应运而生。其中187．5ms(典型值)；具有代表性的是DAILAS公司生产的DS1820系⑤温度测量范围：一55℃～+125℃；列产品。DS1820系列产品采用DALLAS公司独特⑥宽电源供电范围：3．0～5．5V的“一线总线”技术，实现了一条数据线进行双向⑦内部有两寄存器用以用户自定义温度报警数据传输，可

4、以轻松构建“一线网络”，最大限度的上、下限设定；节省了通讯线的数量，使系统布线更方便快捷，布⑧报警检测命令可识别和定位温度超限节线成本更低，因此得到了广泛的应用。DS1820系点；列产品主要包括DS1820和DS18B20，如今DS1820⑨体积小，安装方便；已停产，DALLAS公司推出了转换速度更快，功能2．2DS18B20封装形式更强的DS18B20。DS18B20有两种封装形式，分别为3脚PR一35封装和16脚SSOP封装，管脚排列如图l所示。2DS18B20的工作原理图中GND为地，DQ为数据输入／输出端(即单线总线)，该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平。2．1DS1

5、8B20特点VDD是外部+5V电源端，不用时应接地。NC为与传统的模拟量传感器相比，DS18B20数字空脚。38维普资讯http://www.cqvip.comPINASSIGNMENTNCNCNCNCNCNCVDD皇吕宕Do0>Dg1B2oPR85PACKA(E．。宰．背餮是P8eeMoGh．Dr嘲‘r、臼搴—5eeM錾ngPINDESCRIPTIoNGND—GroundD0一DataIn／OutVDD—OptionalVDDNC—NoConnoct图1管脚排列图2．3DS18B20的内部框图器、存放中间数据的高速暂存器、用于存储用户设定DS18B20的内部框图如图2所示，

6、它主要包括温度上下限值的T和TL触发器、存储与控制逻辑、寄生电源电路、64位激光RON单线接口、温度传感8位循环冗余校验码(CRC)发生器等七部分。图2DS18B20内部框图2．4DS18B20温度测量原理晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度号作为计数器2的脉冲输入。计数器I和温度寄系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生存器被预置在一55％所对应的一个基数值。计数固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法39维普资讯http://www.cqvip.com计数，当计数器l的预置值减

7、到0时，温度寄存器止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数值即为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停数器1的预置值。／清除图3DS18B20测温原理温度和数字量的关系如表1所示表lDS18B20温度数字对应关系2．6寄存器分配DS18B20内部暂存寄存器共有9个字节，其分温度数字输出(二进制)数字输出布如图4所示，其中第0字节存放的