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维普资讯 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DS1820 ⑨体积小，安装方便； 已停产，DALLAS公司推出了转换速度更快 ，功能 2．2 DS18B20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。 2 DS18B20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。 2．1 DS18B20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