数字温度传感器DS18B20在卫星电源系统中的应用

0 引言
　　卫星电源系统主要用来为整个卫星的正常运行提供稳定的电源。它是卫星电能产生、储存、变换、调节、传输分配和管理的重要分系统。其基本功能是通过物理和化学过程将太阳的光能、核能或化学能转化为电能，并根据需要对电能进行存储、调节和变换，然后向卫星其它各分系统不间断供电。我国的卫星大都采用太阳能／蓄电池供电系统。蓄电池充电终压控制采用电压-温度补偿法，即V-T曲线控制。蓄电池温度传感器传统上一般选用热电耦或铂电阻。模拟电路硬件控制是温度补偿的常用方法，已经在我国各种型号的卫星上获得成功应用。
　　为加快我国卫星电源分系统的数字化设计。充分体现数字电路体积小、重量轻、功耗低、适应性强和可靠性高等优点，提高电源分系统的电能重量比，本文以DS18B20作为温度传感器，并采用单片机控制系统进行数据的采集、计算、调节及V-T曲线控制。
　　
1 V-T曲线控制原理
　　V-T曲线的控制关系为：V=N（Vs-kT）
　　式中：Vs为电压状态值；T为温度；k为温度系数；N为补偿系数。
　　如温度T上升，电压V下降，这表明此时蓄电池升高，需要调节充电电压使温度降低，这就是V-T曲线补
偿。其具体方法是采用V-T曲线跟踪补偿方案来控制蓄电池的充电终止电压，然后通过测量蓄电池组的端电压和单体温度，以预设的温度补偿电压曲线确定充电结束状态。同时在充电器内部设置保护性充电终止电压控制，以在电源控制计算机出现故障时停止对蓄电池充电，从而保证蓄电池组的安全。
　　
2 数字温度传感器DS18B20
　　2.1 DS18B20的主要特点
　　DS18B20是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面都比DS1820有所改进。DS18B20的主要特点如下：
　　◇采用单总线方式，仅需一根信号线与CPU连接即可传送串行数据，且不需要外部元件；
　　◇每个芯片都有惟一编码，多个DS18B20芯片可以并联在一根总线上，故可实现多点测温； ◇测温范围为-55～125℃，分辨率为12位；
　　◇测温结果的数字量位数为9～12位，并可编程选择；
　　◇可用数据线供电，也可用外部电源。
　　2.2 DS18B20的结构及功能
　　DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其管脚排列如图1所示。图中，GND为地；I／O为数据输入／输出端（即单线总线），该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平；VDD是外部+5 V电源端，不用时应接地。

DS18B20的内部结构主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM、高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器、存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码发生器等七部分。其中ROM由64位二进制数字组成，它由生产厂家光刻而成，共分为8个字节，字节0的内容是该产品的厂家代号28H，字节1～6的内容是48位器件序列号，字节7是ROM前56位校验码。每个DS18B20的64位序列号均不相同，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样，就可以在一根总线上挂接多个DS18B20。
　　DS18B20温度传感器主要用于对温度进行测量，数据可用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，并以0.0625℃／LSB形式表示。具体的温度和数字量的关系如表1所列。

2.3 DS18B20的工作时序