為了保持營(yíng)養(yǎng)并確保質(zhì)量和產(chǎn)品安全，制造商規(guī)定了包裝和易腐商品（尤其是食品和藥品）的運(yùn)輸和儲(chǔ)存溫度。但是經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)仉s貨店到達(dá)消費(fèi)者手上之前，水果、蔬菜和冷凍食品在運(yùn)輸期間和大型制冷設(shè)備貨架上停留了大量時(shí)間，如下圖所示。將這些商品保持在適當(dāng)溫度至關(guān)重要。

典型的雜貨店過(guò)道

冷鏈管理將確保在包裝和易腐商品的生命周期每個(gè)階段都滿(mǎn)足適當(dāng)條件。冷鏈管理還要確保操作員在運(yùn)輸或儲(chǔ)存期間發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生偏離儲(chǔ)存溫度范圍的情況時(shí)可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

冷鏈拓?fù)?/p>

帶有測(cè)量?jī)x表的溫度傳感器長(zhǎng)期以來(lái)一直很受歡迎。然而，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，而且大多數(shù)冷鏈管理發(fā)生在 -40°C 至 +10°C 的溫度范圍內(nèi)，集成的溫度傳感器成為了冷鏈管理的最佳選擇。

根據(jù)應(yīng)用，可能有不同的拓?fù)?。如下圖所示，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)渲?，單個(gè)微控制器 （MCU） 連接到溫度傳感器，該傳感器可以是模擬或數(shù)字輸出傳感器。在運(yùn)輸過(guò)程中管理貨物托盤(pán)時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浞浅Ｓ杏谩?/p>

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?/p>

在感測(cè)一組制冷容器（如冰箱）時(shí)，由于單個(gè) MCU 的成本太高，無(wú)法在整個(gè)系統(tǒng)中多次實(shí)施。在此類(lèi)情況下，最常見(jiàn)的拓?fù)涫切切?、共享總線(xiàn)或菊花鏈拓?fù)洌?/p>

溫度傳感器菊花鏈

?星形拓?fù)淇梢栽谀骋粋€(gè)分支出現(xiàn)故障時(shí)輕松實(shí)現(xiàn)故障隔離。星形拓?fù)淇梢酝瑫r(shí)使用模擬和數(shù)字輸出溫度傳感器，但由于控制器外設(shè)數(shù)量較高且系統(tǒng)無(wú)法充分?jǐn)U展，因此實(shí)施成本較高。

?在共享總線(xiàn)拓?fù)渲校粋€(gè) MCU 充當(dāng)多個(gè)傳感器的主控制器。使用數(shù)字溫度傳感器即可輕松實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。共享總線(xiàn)拓?fù)鋾?huì)共享線(xiàn)路，但仍然可以使用帶內(nèi)尋址（如 I2C 總線(xiàn)）或基于片選的帶外信令（串行外設(shè)接口就是這種情況）進(jìn)行單獨(dú)尋址。然而，I2C 面臨的問(wèn)題可能是長(zhǎng)鏈上的可靠電力輸送和信號(hào)完整性。

?菊花鏈不需要帶外信令，而是使用帶內(nèi)尋址方案。一個(gè)鏈的每一級(jí)充當(dāng)下一個(gè)鏈的緩沖器，因此可以改善更長(zhǎng)距離的信號(hào)完整性。

無(wú)論處于冷鏈管理的哪個(gè)監(jiān)測(cè)階段，電子系統(tǒng)都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈儾粌H可以記錄托盤(pán)或制冷設(shè)備的溫度，還可以提供閾值以便在超過(guò)特定閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)。此類(lèi)事件可通過(guò)聲音或視覺(jué)警報(bào)（如蜂鳴器或閃爍的 LED 指示燈）的形式直觀地傳達(dá)給操作員，還可使用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn) MCU 集成到云服務(wù)中，從而實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)記錄 。

器件建議

TMP107 數(shù)字輸出溫度傳感器支持總共 32 個(gè)菊花鏈器件，可在需要高精度和系統(tǒng)范圍擴(kuò)展性的冷鏈管理應(yīng)用中替代 NTC 熱敏電阻。TMP107 在 -20°C 至 +70°C 溫度范圍內(nèi)的最高精度規(guī)格為 ±0.4°C，在 -40°C 至 +100°C 范圍內(nèi)為 ±0.55°C，且溫度分辨率為 0.015625°C。

憑借自動(dòng)地址分配功能，TMP107 允許系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員在編寫(xiě)軟件時(shí)無(wú)需為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)分配地址，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)通過(guò)添加額外的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。同時(shí)，通過(guò)使用推挽式通信輸入/輸出，系統(tǒng)可以更好地抵抗噪聲，防止噪聲影響長(zhǎng)電纜上的溫度值。這種彈性使得鏈中相鄰器件之間跨度為 1，000 英尺的數(shù)據(jù)傳輸成為可能。

下圖顯示了 9，600bps 的通信接口的信號(hào)完整性。SMAART wire? 數(shù)字接口使用通用異步接收器/發(fā)送器總線(xiàn)，這是幾乎所有 MCU 上的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，因此可以更輕松地開(kāi)發(fā)軟件。同時(shí)，菊花鏈實(shí)現(xiàn)方案更便于識(shí)別電纜斷裂的位置，因此更容易維護(hù)和提高整體系統(tǒng)可靠性。

TMP107 的眼圖

使用有源總線(xiàn)通信執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，TMP107 的電流消耗通常為 300μA。在低功耗模式下的關(guān)斷電流為 3.8μA。該器件具有 1.7V 至 5.5V 的寬工作電壓范圍，由于電流消耗很低，因此非常適合用于冷鏈管理運(yùn)輸階段的電池供電型系統(tǒng)。提高波特率可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，有助于儲(chǔ)存冷凍食品。

此外，TMP107 將配置和溫度限制存儲(chǔ)在內(nèi)部非易失性存儲(chǔ)器中。因此，該器件可以在上電時(shí)自動(dòng)配置，進(jìn)而無(wú)需單獨(dú)進(jìn)行器件配置，并可提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。該器件還具有八個(gè)電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 （EEPROM） 位置，提供高達(dá) 128 位的 EEPROM 來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)信息或校準(zhǔn)信息。

菊花鏈拓?fù)涫菍?shí)現(xiàn)高效冷鏈溫度監(jiān)測(cè)的最佳方式。TMP107 實(shí)現(xiàn)了精度、功耗和功能的完美結(jié)合，可支持基于電池的冷鏈管理系統(tǒng)。

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