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DS2422微调程序和软件校正的技术方案

来源:analog 发布时间:2024-01-08

摘要: 修整DS2422以获得准确的温度值,格式化和存储数据以进行软件校正,并执行软件校正。

在精确测量温度之前,DS2422需要进行两点修整。为了达到最高的精度,这种修整需要尽可能晚地进行,即与DS2422所处的最终产品一起进行。如果将DS2422在其他温度点的实际值和温度值存储在校准存储器中,则可以通过软件校正进一步提高精度。本应用笔记描述了如何执行修剪,如何获取,格式化和存储软件校正的数据以及如何执行软件校正。本应用说明中使用的计算和格式转换的电子表格可以从www.ibutton.com下载。

介绍

除了激光ROM外,DS2422需要一个备用电源来保持内存数据的非易失性。虽然可以在芯片还在晶圆上的时候写入ROM,但是在这个阶段进行修整在技术上是不可行的。此外,修剪不能补偿在后期加工步骤中发生的变化,例如芯片的包装和最终产品的制造。由于这些原因,为了达到最高水平的精度,修剪需要尽可能晚,即与DS2422所在的最终产品一起进行。

在DS2422能够以任何精度测量温度之前,其最低准备是两点修剪。为了进行这种修剪,需要一个温度室,提供均匀的温度分布,包括一个校准的,非常精确的温度测量系统。

为了提高精度,可以将DS2422的实际值和温度值存储在校准存储器中的其他温度点,并将该数据与校正算法一起使用。这些步骤被称为准备软件校正数据并执行软件校正

第1部分。要求两点修剪

这种调整的目的是微调参数转换长度|CLEN和温度复位值其中控制温度测量的核心是DS2422。可以通过Trim Register Page中的地址0404/5h (Treset)和0406/7h (CLEN)访问这些参数。这种修剪需要在60°C (Tref1)和-10°C (Tref2)下进行。表1列出了修剪中涉及的所有常量和参数。

表1。两点微调常数和参数
名字价值单位描述
K10.0625°C系统常数,分辨率
K2273---系统常数,摄氏到开尔文的偏移量,单位°C
Treset_init116 b---温度重置值,默认值,从设备读取的十六进制格式
Treset_init_D4459---Treset_init,但转换为十进制
CLEN_init12 a6---转换长度,默认值,从设备读取的十六进制格式
CLEN_init_D4774---CLEN_init,但转换为十进制
Tref160°C热调节点,标称值
Tref2-10年°C冷配平点,标称值
Tref1_D
°C热阀件点温度,从温度室测得
Tref2_D
°C冷阀芯点温度,从温度室调测
Tread1
---当DS2422暴露于Tref1时,温度转换结果,十六进制格式从设备读取
Tread2
---当DS2422暴露于Tref2时,温度转换结果,十六进制格式从设备读取
Tread1_D
°CTread1,但转换成十进制°C
Tread2_D
---Tread2,但转换成十进制°C

以下步骤是获得内饰所需数据的必要步骤:

  • 将最终产品(电源加到V(BAT)和振荡器运行,通过1-Wire 接口连接到PC)放入温度室。

  • 将DS2422设置为高分辨率模式(TLFS = 1)。

  • 将温度室升高至Tref1(60℃)。

  • 当温度稳定后,从作为温度室一部分的传感器读取Tref1_D。

  • 在读取Tref1_D之后,立即为DS2422发出强制转换命令以执行温度转换。

  • 从DS2422读取Tread1,地址020C/Dh,转换成十进制℃格式,与Tref1_D一起存储为Tread1_D,以备后用。

  • 降低温度室至Tref2(-10℃)。

  • 当温度稳定后,从作为温度室一部分的传感器读取Tref2_D。

  • 在读取Tref2_D之后,立即为DS2422发出强制转换命令以执行温度转换。

  • 从DS2422读取Tread2,地址020C/Dh,转换成十进制°C格式,与Tref2_D一起存储为Tread2_D,以备后用。

现在执行以下计算,产生DS2422的修剪寄存器的新值:

比率= (Tread1_D + K2)/(K1 × 2 × (CLEN_init_D + 1))
CLEN_new_D= (CLEN_init_D + 1) x (Tref1_D - Tref2_D) / (Tread1_D - Tread2_D) - 1

Tread1_new_D = 2 × (CLEN_new_D + 1) × Ratio × K1 - K2
Tzero_adjust_D = (Tref1_D - Tread1_New_D) / K1
Treset_new_D= Treset_init_D + Tzero_adjust_D

将Treset_new_D四舍五入到最接近的整数值并转换为16位十六进制Treset_new
将CLEN_new_D四舍五入到最接近的整数值,并转换为16位十六进制CLEN_new
将Treset_new和CLEN_new写入修剪寄存器0404/5h(温度重置值)和0406/7h(转换长度),低阶字节将转到较低的地址。

这就是两点修剪。这个装置现在可以使用了。只要DS2422的V(BAT)引脚仍然连接到备用电源以保持数据非易失性,它就保持其修剪。如果去除电源,计算出的修剪值将保持有效,只要在最终应用中使用校准步骤中的V(BAT)电平,就可以重写到CLEN和Treset寄存器。

第2部分。准备软件校正数据

DS2422采集的温度数据可以通过后处理(也称为软件校正)来提高精度。本文描述的校正算法基于Tref1、Tref2和Tref3三种温度。前两个点是相同的热和冷修剪点。第三点是-10°C到60°C之间的中心,即25°C。

为了进行软件校正,需要知道在三个参考温度下DS2422转换结果与实际值之间的差异(表2)。对于Tref2和Tref3,实际值和转换结果通过DS2422的校准存储器传达给最终用户。由于采用修剪工艺的方法,Tref1处的温度误差与Tref2处的误差相同。因此,Tref1和DS2422在Tref1处的转换结果不需要存储在校准存储器中。

表2。软件校正数据
名字价值单位描述
Tref160°C热调节点,标称值
Tref2-10年°C冷配平点,标称值
Tref325°C中心温度,标称值
Tref2_D
°C冷阀芯点温度,从温度室调测
Tref3_D
°C中心温度,由温度室测得
Tread2---°C当DS2422暴露于Tref2时,温度转换结果,十六进制格式从设备读取
Tread3---°C当DS2422暴露于Tref3时,温度转换结果,十六进制格式从设备读取

软件校正数据的获取方法如下:

  • 将最终产品(通电至V(BAT),振荡器运行,通过1-Wire接口连接到PC机)放入温度室。

  • 将DS2422设置为高分辨率模式(TLFS = 1)。

  • 降低温度室至Tref2(-10℃)。

  • 当温度稳定后,从作为温度室一部分的传感器读取Tref2_D。

  • 在读取Tref2_D之后,立即为DS2422发出强制转换命令以执行温度转换。

  • 从DS2422读取Tread2,地址为020C/Dh,并将其与Tref2_D一起存储在DS2422的校准存储器中以备后用。

  • 将温度室升至Tref3(25°C)。

  • 当温度稳定后,从作为温度室一部分的传感器读取Tref3_D。

  • 在读取Tref3_D之后,立即为DS2422发出强制转换命令以执行温度转换。

  • 从DS2422读取Tread3,地址为020C/Dh,并将其与Tref3_D一起存储在DS2422的校准存储器中以备后用。

软件校正的准备工作到此结束。只要DS2422的V(BAT)引脚连接到备用电源,设备就会保留其数据。如果去除电源,计算出的修剪值和软件校正数据将保持有效,只要在最终应用中使用校准步骤中的V(BAT)电平,就可以重写到CLEN和Treset寄存器。

如果希望与DS1922L软件校准兼容,则需要将Tref2_D和Tref3_D转换为DS2422的原始数据格式(Tref2_H, Tref3_H),并与Tread2和Tread3一起存储在校准存储器中,如表3所示。

表3。软件校正数据
地址指示器描述
0240/1hTref2_H冷饰点温度,从温度室导出,但转换成DS2422十六进制格式;低地址的高字节
0242/3hTread2当修剪后的DS2422暴露于Tref2时,温度转换结果,十六进制格式从设备读取,低地址的高字节
0244/5hTref3_H中心温度,从温度室导出,但转换成DS2422十六进制格式;低地址的高字节
0246/7hTread3当修剪后的DS2422暴露于Tref3时,温度转换结果,十六进制格式从设备读取,低地址的高字节

第3部分。软件纠错

校正算法包括三个步骤,a)检索和转换数据进行软件校正,b)计算校正因子,c)将校正因子应用于温度参数。软件校正假设温度数据有16位格式(11位分辨率)。对8位的校正不会提高精度。

检索并将值转换为十进制°C格式
Tref2_D温度室在Tref2,转换为°C
Tref3_D温度室在Tref3,转换为°C
Tread2_DDS2422在Tref2_D处的温度转换结果,转换为°C
Tread3_DDS2422在Tref3_D处的温度转换结果,转换为°C

根据转换温度和转换结果计算出三个校正因子A、B、C,如下图所示。


Err2 =Tread2_D - Tref2_D
Err3 =Tread3_D - Tref3_D
Err1 =Err2
Tref1 =60°C
B =(Tref2_D²- Tref1²)x (Err3 - Err1)/[(Tref2_D²- Tref1²)x (Tref3_D - Tref1) + (Tref3_D²- Tref1²)x (Tref2_D - Tref2_D)]
一个=B x (Tref1 - Tref2_D) / (Tref2_D²- Tref1²)
一个=B x (Tref1 - Tref2_D) / (Tref2_D²- Tref1²)

对温度值应用校正因子

Tcorr =胎面- (A ×胎面²+ B ×胎面+ C)
胎面是任意16位DS2422温度转换结果,转换为°C。

一旦计算出校正因子,就可以反复使用它们来校正任何温度曲线和温度测井曲线同样的装置

一般提示

  • 如果温度室比较大,可以用多个设备填充,并同时加热/冷却。这节省了时间,因为温度室从一个温度点到下一个温度点可能需要一个小时。

  • 如果需要软件校正,准备软件校正所需的数据作为修剪程序的一部分。一旦将CLEN_new和Treset_New写入DS2422,设备就可以进行温度转换,在Tref2处产生有效的温度。这节省了时间,因为温度室仍然在Tref2。

  • 此应用说明中使用的计算和格式转换的电子表格可下载为。



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