數字溫度測量模塊LTM8003及其應用

摘要：LTM8003是一種新型數字溫度傳感器模塊，該模塊具有管理512個數字溫度傳感器的能力，它可利用其自身的RS-485口來和上位機一起構成數字多點測溫網絡系統，可廣泛應用于糧食、檔案庫等行業的溫度監測系統中，文中介紹了該模塊的特點、命令集及典型應用。

關鍵詞：數字溫度傳感器 測溫網絡 一線總線 DS18B20 LTM8003

1 概述

DS18B20是美國DLALAS公司生產的一種新型“一線總線”數字溫度傳感器，該傳感器具有接口簡單、測溫范圍寬、測溫精度高等特點，其“一線總線”便于構成測溫網絡，可大大降低連線費用。但該模塊在構成大型測溫網絡應用時也存在一些不足，如測量距離短，“一線總線”允許掛接的傳感器數量較少、溫度讀寫時序要求嚴格、溫度采集過程復雜等，這些缺點限制了它在大規模測溫網絡中的。

LTM8003是北京長英新業數碼科技公司的產品，該模塊可獨立完成512個“一線總線”數字溫度傳感器的溫度采集及管理，當其和上位機采用RS-485組網應用時（一臺上位機可管理128臺LTM8003模塊），可輕松構成萬點數字公測溫網絡。LTM8003的二極分布式結構可以使大型測溫結構變得簡單、明了，又便于維護。

2 LTM8003結構特點

LTM8003模塊內部采用雙CPU結構，其中一個CPU用于數字溫度傳感器的管理及溫度采集，另一個則用于網絡通信，這樣，溫度數據的采集和網絡通信便可以相互隔離，從而大大縮短了數字溫度傳感器的測量周期，提高了數據采集速度。該模塊采集512點數據時僅需8.5s時間，LTM8003主要特性如下：

●可支持美國DALAS“一線總線”數字化溫度傳感器DS1820、DS18B20、DS1822等；

●測溫點數為1～512點；

●測溫范圍為-55～+125℃；

●測溫精度為±0.5℃；

●測溫分辨率為9～12位（0.0625℃）；

●測溫速度大于60點/s；

●支持傳感器二線或三線聯接方式；

●可自動識別傳感器數量、ID自動排序；

●與上位機采用RS-485通信，一臺上位機可帶128個模塊；

●信號光電隔離，隔離電壓大于2500V；

●波特率可在9600/19200/38400中選擇；

●在485總線上的傳輸距離為1200m；

●具有±15kV的ESD防護能力；

●支持synall、組態王等組態軟件；

●采用符合GB12476.1-90及IEC61241-1-1防爆標準機殼，密閉性好，防熏蒸；

●具有過壓、過流、突波、隔離、雷擊保護功能；

●使用12V/24V/48V直流電源；

●電源功耗為6～15W；

●具有數據CRC校驗能力；

●具有看門狗電路。

3 LTM8003模塊的引腳功能

LTM8003具有8個測試數據電纜通道，因此可連接8路數字溫度傳感器，每路可連接傳感器的個數為1～64。其連接方式為干線制或三線制，圖1所示是其連接方式示意圖。通常推薦采用三線制的連接方式，LTM8003模塊的外形及接口如圖2所示，其各接線端子及引腳說明如下：

CHX（0～7）：測試電纜電源線，接傳感器Vcc端；

GND：測試電纜地線，接傳感器GND端；

DLX（0～7）：分支器控制線，接電纜分支LTM8120的DL信號；

DATA+：RS-485+；

DATA-：RS-485-；

24V+：接24V直流電源正端；

GND（24V）：接24V直流電源地線。

4 LTM8003使用特點

LTM8003模塊在使用時具有以下一些特點：

（1）可適應惡劣一半，LTM8003使用了隔離電源，因為24V的電源GND與傳感器的GND是分開的；

（2）LTM8003可自動識別傳感器數量并自動為傳感器排序，從而大大方便了系統維護。同時克服了“一線總線”器件固有的排序無規律的特點，從而使現場應用更簡單。其自動排序過程如下：如果通道0掛接了4個傳感器a,b,c,d，則第一次上電后自動排序為a,b,c,d，如因某傳感器故障更換了一個傳感器，則該傳感器自動取代原傳感器序號。若b環換e則自動排序為a,e,c,d，如新增傳感器f，則f自動添加到最后。

（3）LTM8003使用時可以和上位機及傳感器構成二級網絡，即上位機的RS-485網和傳感器的“一線總線”總線網絡。

（4）“一線總線”通信距離主要與三個因素有關，一是同一根測溫電纜上的數字傳感器個數；二是測溫電纜的線間電容和導線電阻；三是現場信號的干擾情況。因此提高測溫距離的關鍵是選用線間電容小、屏蔽特性好的通信電纜。LTM8003模塊在使用雙絞線且每一根測溫電纜連接傳感器數量小于64的情況下，可保證8根測溫電纜的任何一根通信距離大于200m。

5 LTM8003的命令集

LTM8003命令的主要作用是完成上位機對模塊的配置管理和溫度采集任務。模塊為了避免多個設備在同一時間發送數據而導致競爭，所有的RS-485網的通信均由位機控制，并采用上位機主導的命令/響應方式，而模塊則不斷巡檢采集各傳感器溫度值。

LTM8003命令的語法模式為：

[命令符][地址][命令][數據][回車]

所有的命令以命令符開始，共五個合法命令符：$、#、%、@、。命令符后面的兩個字符地址用于區別目標模塊，兩個字符命令緊跟在地址后面，不同的命令有不同的數據。所有命令都以回車結束。

LTM8003模塊的命令表如表1所列。

表1 LTM8003模塊命令表

由于LTM8003模塊支持組態軟件，所以可以很容易的由組態王等組態軟件來構成上位機監控采集界面。

6 典型應用

LTM8003具有管理512個數字溫度傳感器的能力，利用其自身的RS-485口，可以和上位機一起構成數字多點測溫網絡系統，該系統可廣泛應用于糧食、檔案庫等行業的溫度監測中，其具體應用領域有：

●糧庫糧情監測系統；

●樓宇自控系統；

●倉儲監測系統；

●空調火車車箱溫度測量系統；

●冷庫測量系統；

●發酵池罐溫度；

●電池溫度測量；

●配電柜觸點溫度測量；

●中央空調系統；

●農業溫度大柵；

●供熱網監測系統；

●電纜溝溫度監測。

筆者采用LTM8003設計的全數字化糧情監測系統方案如圖3所示。為了該系統現場安裝方便，其測量電纜采用主傳輸線+測溫電纜連接器+測試電纜的方式，并將測溫電纜及測溫點數進行了合理分配。