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数字温度传感器DSl8820在卫星电源体系中的使用

本文以DSl8820作为温度传感器,并采用单片机控制系统进行数据的采集、计算、调节及V-T曲线控制。

0 导言

卫星电源体系首要用来为整个卫星的正常运转供给安稳的电源。它是卫星电能发生、贮存、改换、调理、传输分配和办理的重要分体系。其基本功用是通过物理和化学进程将太阳的光能、核能或化学能转化为电能,并依据需求对电能进行存储、调理和改换,然后向卫星其它各分体系不间断供电。我国的卫星大都选用太阳能/蓄电池供电体系。蓄电池充电终压操控选用电压一温度补偿法,即V-T操控。蓄电池温度传感传统上一般选用热电耦或铂电阻模仿电路硬件操控是温度补偿的常用办法,已经在我国各种类型的卫星上获得成功运用。

为加速我国卫星电源分体系的数字化规划.充分体现数字电路体积小、分量轻、功耗低、适应性强和可靠性高级长处,进步电源分体系的电能分量比,本文以DSl8820作为温度传感器,并选用单片机操控体系进行数据的收集、核算、调理及V-T曲线操控。

1 V-T曲线操控原理

V-T曲线的操控联系为:V=N(Vs-kT)
式中:Vs电压状况值;T温度;k温度系数;N为补偿系数。 如温度T上升,电压v下降,这表明此刻蓄电池升高,需求调理充电电压使温度下降,这便是V-T曲线补偿。其详细办法是选用V-T曲线盯梢补偿计划来操控蓄电池的充电中止电压.然后通过丈量蓄电池组的端电压和单体温度.以预设的温度补偿电压曲线确认充电完毕状况。一起在充电器内部设置保护性充电中止电压操控.以在电源操控核算机呈现毛病时中止对蓄电池充电.然后确保蓄电池组的安全。

2 数字温度传感DSl8B20

2.1 DSl8B20的首要特点

DSl8B20是美国DALLAS公司继DSl820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转化时刻、传输间隔、分辨率等方面都比DSl820有所改进。DSl8B20的首要特点如下:

◇选用单总线办法,仅需一根信号线与CPU衔接即可传送串行数据,且不需求外部元件;

◇每个芯片都有专一编码。多个DSl8B20;芯片能够并联在一根总线上,故可完结多点测温;

◇测温规模为-55~125℃,分辨率为12位;

◇测温成果的数字量位数为9~12位,并可编程挑选;

◇可用数据线供电,也可用外部电源。

2.2 DSl8B20的结构及功用

DSl8B20选用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装,其管脚摆放如图l所示。图中,GND为地;I/O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;VDD外部+5V电源端.不用时应接地。

DSl8B20的内部结构首要包含寄生电源、温度传感器、64位激光ROM、高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器、存储与操控逻辑、8位循环冗余校验码发生器等七部分。其间ROM由64位二进制数字组成,它由生产厂家光刻而成,共分为8个字节,字节0的内容是该产品的厂家代号28H,字节1~6的内容是48位器材序列号,字节7是ROM前56位校验码。每个DSl8B20的64位序列号均不相同,它能够看作是该DSl8B20的地址序列码。ROM的效果是使每一个DSl8B20都各不相同,这样,就能够在一根总线上挂接多个DSl8B20。

DSl8B20温度传感器首要用于对温度进行丈量,数据可用16位符号扩展的二进制补码读数办法供给,并以0.0625℃/LSB办法表明。详细的温度和数字量的联系如表1所列。

2.3 DSl8B20的作业时序

依据.DSl8B20的通讯协议,用主机操控DSl8B20以完结温度转化有必要通过三个过程:每一次读写之前都要对DSl8B20生行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最终发送RAM指令,这样才能对DSl8B20进行预订的操作,每一步操作有必要严厉依照时序规则进行。DSl8B20的_T作时序包含初始化时序、写时序和读时序。

2.4 DSl8B20运用留意事项

主机操控DSl8B20完结温度转化时,在每一次读写之前,都要对DSl8B20进行复位,并且该复位要求主CPU要将数据线下拉500μs,然后开释。DSl8B20收到信号后将等候16~60μs左右,之后再宣布60~240μs的低脉冲。主CPU收到此信号即表明复位成功。实践上,较小的硬件开支需求相对杂乱的软件进行补偿。因为DSl8B20与微处理器间选用串行数据传送办法,因此,在对DSl8B20进行读写编程时,有必要严厉地确保读写
时序,不然,将无法正确读取测温成果。

关于在单总线上所挂DSl8B20的数量问题,一般人们会误认为能够挂恣意多个DSl8B20,而在实践运用中并非如此。若单总线上所挂DSl8B20超越8个时,则需求处理微处理器的总线驱动问题,因此,在进行蓄电池单体多点测温体系规划时该问题要加以留意。

衔接DSl8B20的总线电缆是有长度约束的。实验中.当选用一般信号电缆且其传输长度超越50m时,读取的测温数据将发生过错。而将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯间隔可达150m,如选用带屏蔽层且每米绞合次数更多的双绞线电缆,则正常通讯间隔还能够进一步加长。这种状况首要是由总线散布电容使信号波形发生畸变形成的,因此,在用DSl8B20进行长间隔测温体系规划时要充分考虑总线散布容和阻抗匹配问题。

在DSl8B20测温程序规划中,当向DSl8B20宣布温度转化指令后,程序总要等候DSl8820的回来信号。这样,一旦某个DSl8B20触摸欠好或断线,在程序读该DSl8B20时就没有回来信号,然后使程序进入死循环。因此,在进行DSl8B20硬件衔接和软件规划时,应当给予满足的注重。

3数字V-T曲线操控体系

3.1 硬件规划

本规划选用美国Atmel公司的增强型Flash单片机AT89S52作为主处理器来完结首要的测控使命.A999S52内嵌的8 KB Flash ROM可在软硬件上兼容AT89C52,但其最大的特点是集成了ISP接口.因此可直接在方针板进步行在线编程。别的,规划中选用DALLAS公司的DSl8B20作为温度丈量单元,其单总线上挂接的DSl8B20选用外接Vcc(而未用寄生供电),进行多点丈量;模数转化选用ADI公司的AD574,精度为12 bit。其体系硬件组成如图2所示。

3.2软件规划

本体系程序首要包含主程序、读出温度子程序、温度转化指令子程序、核算温度子程序、显现数据改写子程序等。编程时有必要严厉依照DSl8B20的时序规则进行。特别需求留意的是,在多点温度丈量中,因为多个DSl8B20挂在一条总线上,为辨认不同的器材,在体系装置之前,应将主机逐一与DSl8B20挂接,以读出其序列号。详细是由主机先给DSl8B20发一个复位脉冲,在DSl8B20发回呼应脉冲给主机后,主机再发读ROM指令(代码33H),并发一个15μs左右的脉冲,接着再读取DSl8B20序列号的一位,并用相同办法读取序列号的每一位。其V-T曲线操控体系主程序和测温子程序别离如图3和图4所示。



4体系抗搅扰规划

为了该体系能够安稳可靠地作业,本体系还应对其进行抗搅扰规划。详细应从以下几个方面人手进行规划:

(1) 线加粗,合理走线、接地,三总线分隔。运用彻底光耦阻隔办法来进步抗搅扰能
力,削减互感振动,光耦应挑选高速器材;

(2) CPU、RAM、ROM等主芯片应在Vcc和GND直接电解及瓷片%&&&&&%,以去掉高低频搅扰;

(3) 应选用独立体系结构,并削减接插件与连线,以进步可靠性,削减毛病率;

(4) 在外部供电的输进口应加二极管桥按捺电路,以避免逆向电流的呈现,一起也使得表里电路的地线阻隔,然后起到抗搅扰效果;

(5) 加复位电压检测电路可避免复位不充分然后CPU就作业的现象,特别在有EEPROM器材时,复位不充分会改动EEPROM的内容;

(6) 在单片机空单元写上00H,并在最终放跳转指令到ORG 0000H,可避免程序跑飞。

5 完毕语

运用AT89S52单片机和DSl8B20嵌入式数字温度传感器等规划的V-T曲线操控补偿体系,能够方便地进行数据收集、核算和调理。实验成果表明,该操控体系彻底能够到达规划要求,以完结数字化的数据收集、数据处理和操控要求。该办法与传统的模仿硬件操控体系比较,能够很好地处理卫星电源分体系的小型化、高精度、高可靠性和低功耗等问题。能够预见,该规划计划在我国的航天范畴将有很大作为。

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