Применение космических аппаратов: новый радиационный температурный датчик из Texas Instruments
Новый радиационно-температурный датчик температуры обеспечивает как локальный, так и дистанционный цифровой контроль температуры.
Компания Texas Instruments выпустила TMP461-SP, радиационно-упрочненный дистанционный и локальный цифровой температурный датчик, который, согласно его спецификации, идеально подходит для мониторинга температуры FPGA, ASIC, АЦП и ЦАП.
Image
Блок-схема TMP461-SP TI. Рисунок из таблицы (PDF)
TI объясняет нам, в отношении радиационно-упрочненного аспекта этой ИС, что этот высокоточный температурный датчик соответствует QMLV. Теперь, если вы не занимаетесь проектированием, продажей или использованием радиационно-упрочненных микросхем, вы можете не знать, что означает QMLV. QMLV означает класс квалифицированных производителей (QML) класса V, где V- класс связан с космическими приложениями. Кроме того, QMLV является частью спецификации MIL-PRF-38535, которая описана как спецификация на основе производительности, определяющая требования к производству микроэлектроники для использования в «военных приложениях и высоконадежных прикладных программах микросхем». Поэтому мне кажется, что качественные продукты QMLV впечатляют, немного запугивают и дороги. Но, полагаю, если вы занимаетесь размещением электроники в космосе, то это цена, которую вы должны заплатить. Кроме того, вы хотите что-то, что выдержит всю радиационную гадость, которую предлагает пространство, прямо «text-align: center;»>
Image
TMP461-SP - это радиационный датчик температуры. Мне это очень сложно. Изображение предоставлено TI.com
Измерение температуры
Локальное зондирование
Локальное температурное зондирование стало возможным благодаря встроенному температурному датчику IC. Это локальное измерение, которое представлено 12-разрядным цифровым кодом, позволяет получить температурное разрешение 0, 0625 ° C. Однако имейте в виду, что, хотя это температурное разрешение весьма впечатляет, точность местного температурного датчика составляет всего ± 2 ° C в диапазоне температур от -55 ° C до 125 ° C.
Если вы ищете высокочувствительные локальные возможности измерения температуры, эта часть может быть не очень подходящей для ваших нужд, так как она имеет тепловую постоянную времени примерно в две секунды. Что это значит?, вы можете спросить. Ну, TI любезно предоставил пример в разделе 8.2.2 (под названием « Детальная процедура проектирования»): если температура окружающего воздуха быстро изменяется на 100 ° C, тогда IC требует около 10 секунд (или пять термических временных констант) до оседают в пределах 1 ° C от конечного значения. В этом разделе также объясняется, что точность локального измерения температуры напрямую зависит от того, насколько точно температура печатной платы и принудительного воздушного потока является показателем температуры, которую сама ИС измеряет. Поэтому, чтобы получить максимальную отдачу от этой ИС, обязательно ознакомьтесь с этой областью данных.
Дистанционное зондирование
Дистанционное измерение температуры достигается в соответствии с разделом 3 таблицы данных (под названием « Описание») с использованием дискретных транзисторов или с использованием субстратных тепловых транзисторов или диодов, которые являются интегральными для микропроцессоров, АЦП, ЦАП, микроконтроллеров или ПЛИС. Дистанционное зондирование обеспечивает такое же разрешение, как и локальное зондирование (т.е. 0, 0625 ° C), а точность немного лучше (± 1, 5 ° C вместо ± 2 ° C).
Окончательный комментарий по температурному зондированию. В разделе 7.3.1 (под названием « Данные измерения температуры») объясняется, как возможен расширенный температурный диапазон (от -64 ° C до 191 ° C). Но мы также предупреждаем, что большинство диодов, чувствительных к температуре, имеют рабочий температурный диапазон от -55 ° C до 150 ° C, и, конечно, сама ИС TMP461-SP имеет диапазон рабочих температур от -55 ° C до 125 ° C, что означает, что локальная температурная чувствительность ограничена этим же диапазоном. Поэтому, если ваш дизайн должен измерять некоторые серьезные экстремальные температуры, обязательно просмотрите этот раздел в техническом описании.
Другие особенности
С целью снижения погрешностей измерения температуры, эта ИС включает в себя следующие функции:
Отмена аннулирования серии
Температурные ошибки вызваны любым сопротивлением, связанным с маршрутизацией компонента дистанционного зондирования. Функция отмены сопротивления серии TMP461-SP автоматически устраняет до 1 кОм последовательного сопротивления. На изображении ниже показано соотношение между последовательным сопротивлением и температурными ошибками. Для получения дополнительной информации по этой теме, обратитесь к разделу 7.3.2 (Серия Resistance Cancellation, стр. 12) таблицы данных.
Image
Мы можем видеть, как сопротивление серии оказывает влияние, хотя и незначительно, на дистанционную точность измерения температуры. Участок, взятый из таблицы (PDF)
Дифференциальная входная емкость
TI также объясняет, в разделе 7.3.3 на стр. 12 таблицы данных, как емкость также влияет на точность температуры дистанционного зондирования. И хотя TMP461-SP может выдерживать до 1000 пФ дифференциальной входной емкости с минимальной связанной ошибкой, приведенный ниже рисунок показывает нам, как большие дифференциальные значения емкости оказывают огромное влияние на точность.
Image
На удаленную температурную погрешность серьезно влияет дифференциальная емкость больше ~ 5 нФ. Из таблицы (PDF)
Фильтрация: аналоговые и цифровые
Раздел « Фильтрация » (стр. 12 таблицы) объясняет, как TMP461-SP использует встроенный цифровой фильтр 65 кГц и внешние конденсаторы для минимизации эффектов шума.
Оценочный комплект
Если вы заинтересованы в предоставлении этому устройству тестового диска, подумайте о покупке модуля оценки, который поставляется с руководством пользователя и учебным пособием по программному обеспечению.
Image
Модуль оценки TMP461EVM-CVAL. Изображение предоставлено TI.com
У вас была возможность использовать этот новый радиационный температурный датчик или его комплект для оценки? Если да, оставьте комментарий и расскажите нам о своем опыте.
