数字温度测量模块LTM8003及其应用

摘要：LTM8003是一种新型数字温度传感器模块，该模块具有管理512个数字温度传感器的能力，它可利用其自身的RS-485口来和上位机一起构成数字多点测温网络系统，可广泛应用于粮食、档案库等行业的温度监测系统中，文中介绍了该模块的特点、命令集及典型应用。

关键词：数字温度传感器 测温网络 一线总线 DS18B20 LTM8003

1 概述

DS18B20是美国DLALAS公司生产的一种新型“一线总线”数字温度传感器，该传感器具有接口简单、测温范围宽、测温精度高等特点，其“一线总线”便于构成测温网络，可大大降低连线费用。但该模块在构成大型测温网络应用时也存在一些不足，如测量距离短，“一线总线”允许挂接的传感器数量较少、温度读写时序要求严格、温度采集过程复杂等，这些缺点限制了它在大规模测温网络中的。

LTM8003是北京长英新业数码科技公司的产品，该模块可独立完成512个“一线总线”数字温度传感器的温度采集及管理，当其和上位机采用RS-485组网应用时（一台上位机可管理128台LTM8003模块），可轻松构成万点数字公测温网络。LTM8003的二极分布式结构可以使大型测温结构变得简单、明了，又便于维护。

2 LTM8003结构特点

LTM8003模块内部采用双CPU结构，其中一个CPU用于数字温度传感器的管理及温度采集，另一个则用于网络通信，这样，温度数据的采集和网络通信便可以相互隔离，从而大大缩短了数字温度传感器的测量周期，提高了数据采集速度。该模块采集512点数据时仅需8.5s时间，LTM8003主要特性如下：

●可支持美国DALAS“一线总线”数字化温度传感器DS1820、DS18B20、DS1822等；

●测温点数为1～512点；

●测温范围为-55～+125℃；

●测温精度为±0.5℃；

●测温分辨率为9～12位（0.0625℃）；

●测温速度大于60点/s；

●支持传感器二线或三线联接方式；

●可自动识别传感器数量、ID自动排序；

●与上位机采用RS-485通信，一台上位机可带128个模块；

●信号光电隔离，隔离电压大于2500V；

●波特率可在9600/19200/38400中选择；

●在485总线上的传输距离为1200m；

●具有±15kV的ESD防护能力；

●支持synall、组态王等组态软件；

●采用符合GB12476.1-90及IEC61241-1-1防爆标准机壳，密闭性好，防熏蒸；

●具有过压、过流、突波、隔离、雷击保护功能；

●使用12V/24V/48V直流电源；

●电源功耗为6～15W；

●具有数据CRC校验能力；

●具有看门狗电路。

3 LTM8003模块的引脚功能

LTM8003具有8个测试数据电缆通道，因此可连接8路数字温度传感器，每路可连接传感器的个数为1～64。其连接方式为干线制或三线制，图1所示是其连接方式示意图。通常推荐采用三线制的连接方式，LTM8003模块的外形及接口如图2所示，其各接线端子及引脚说明如下：

CHX（0～7）：测试电缆电源线，接传感器Vcc端；

GND：测试电缆地线，接传感器GND端；

DLX（0～7）：分支器控制线，接电缆分支LTM8120的DL信号；

DATA+：RS-485+；

DATA-：RS-485-；

24V+：接24V直流电源正端；

GND（24V）：接24V直流电源地线。

4 LTM8003使用特点

LTM8003模块在使用时具有以下一些特点：

（1）可适应恶劣一半，LTM8003使用了隔离电源，因为24V的电源GND与传感器的GND是分开的；

（2）LTM8003可自动识别传感器数量并自动为传感器排序，从而大大方便了系统维护。同时克服了“一线总线”器件固有的排序无规律的特点，从而使现场应用更简单。其自动排序过程如下：如果通道0挂接了4个传感器a,b,c,d，则第一次上电后自动排序为a,b,c,d，如因某传感器故障更换了一个传感器，则该传感器自动取代原传感器序号。若b环换e则自动排序为a,e,c,d，如新增传感器f，则f自动添加到最后。

（3）LTM8003使用时可以和上位机及传感器构成二级网络，即上位机的RS-485网和传感器的“一线总线”总线网络。

（4）“一线总线”通信距离主要与三个因素有关，一是同一根测温电缆上的数字传感器个数；二是测温电缆的线间电容和导线电阻；三是现场信号的干扰情况。因此提高测温距离的关键是选用线间电容小、屏蔽特性好的通信电缆。LTM8003模块在使用双绞线且每一根测温电缆连接传感器数量小于64的情况下，可保证8根测温电缆的任何一根通信距离大于200m。

5 LTM8003的命令集

LTM8003命令的主要作用是完成上位机对模块的配置管理和温度采集任务。模块为了避免多个设备在同一时间发送数据而导致竞争，所有的RS-485网的通信均由位机控制，并采用上位机主导的命令/响应方式，而模块则不断巡检采集各传感器温度值。

LTM8003命令的语法模式为：

[命令符][地址][命令][数据][回车]

所有的命令以命令符开始，共五个合法命令符：$、#、%、@、。命令符后面的两个字符地址用于区别目标模块，两个字符命令紧跟在地址后面，不同的命令有不同的数据。所有命令都以回车结束。

LTM8003模块的命令表如表1所列。

表1 LTM8003模块命令表

由于LTM8003模块支持组态软件，所以可以很容易的由组态王等组态软件来构成上位机监控采集界面。

6 典型应用

LTM8003具有管理512个数字温度传感器的能力，利用其自身的RS-485口，可以和上位机一起构成数字多点测温网络系统，该系统可广泛应用于粮食、档案库等行业的温度监测中，其具体应用领域有：

●粮库粮情监测系统；

●楼宇自控系统；

●仓储监测系统；

●空调火车车箱温度测量系统；

●冷库测量系统；

●发酵池罐温度；

●电池温度测量；

●配电柜触点温度测量；

●中央空调系统；

●农业温度大栅；

●供热网监测系统；

●电缆沟温度监测。

笔者采用LTM8003设计的全数字化粮情监测系统方案如图3所示。为了该系统现场安装方便，其测量电缆采用主传输线+测温电缆连接器+测试电缆的方式，并将测温电缆及测温点数进行了合理分配。