Die Fensterkomparator-Architektur des LM76
prädestiniert diesen Sensor für den Einsatz in
Temperaturregelsystemen nach ACPI
(Advanced Configuration and Power Inter-
face) für PCs. Das Innenschaltbild des LM76
ist in Bild 1 zu sehen. Der INT-Ausgang kann
wahlweise in einem Event- oder einem Kom-
parator-Modus betrieben werden. Der Kom-
parator-Modus schaltet INT aktiv, wenn der

Fensterbereich nach oben oder unten
verlassen wird. Immer, wenn ein
Lesezugriff auf ein internes Register
erfolgt, wird INT zurückgesetzt und
erst bei der nächsten Messung
gesetzt (wenn der Wert weiterhin
außerhalb des Fensters liegt).
Der Event-Modus setzt INT nach
jeder Messung, wenn eine Schwelle

überschritten wurde (von oben nach
unten oder umgekehrt). Ein Lesezu-
gang auf ein Register hat auch hier
ein Zurücksetzen von INT zur Folge.
Der Ausgang T_CRIT_A arbeitet
immer im Komparator-Modus und
wird aktiv, wenn eine eingestellte
Grenze überschritten wird. Ein
Lesen des Registers hat keinen Ein-

APPLIKATOR

58

Elektor

5/2000

Digitaler
Temperatursensor LM76

Mit Zweidrahtinterface

Der LM76 von National Semiconductor ist ein digitaler Temperatursensor und ther-

mischer Fensterkomparator in einem, besitzt ein I

2

C-Interface und einen Fehler

von nur

±1 %.

Im Applikator werden interessante, meist neue Bauteile und ihre Anwendungen vorgestellt. Die Erhältlichkeit ist nicht

garantiert. Der Inhalt basiert auf Herstellerangaben und ist nicht vom Elektor-Labor auf Praxistauglichkeit überprüft!

Spezifikationen

Versorgungsspannung

3,3 V

Stromaufnahme

typisch

250

µA

maximal

500

µA

Shutdown

15

µA

Fehler

+70...+100 °C

±1 °C (max.)

-25...+125 °C

±2,5 °C (typ.)

Auflösung

0,0625 °C

Arbeitsweise

Der LM76 besitzt einen Band-gap-Tempera-
tursensor, einen 13-bit-Analog/Digital-Wand-
ler und einen digitalen Komparator mit pro-
grammierbarer Ober- und Untergrenze. Der
Komparator aktiviert sowohl die INT- als auch
die T_CRIT-A-Leitung, wenn die Temperatur-
grenzen wie oben beschrieben verletzt wur-
den. Modus und Polarität der Leitungen sind
programmierbar, wie Bild 2 beweist.
Die internen Statusbits haben folgende
Bedeutung:
TRUE: Eine Temperatur über T

HIGH

oder

T

CRIT

oder unter T

LOW

gilt für die entspre-

chenden Bits als wahr.
FALSE: Sinkt die Temperatur unter T

HIGH

oder T

CRIT

und auch noch unter den Betrag

der Hysterese, sind die entsprechenden Sta-
tusbits unwahr. Gleiches gilt für T

LOW

, wenn

die Temperatur über T

LOW

+ T

HYST

gestiegen

ist.

Registerstruktur

Die interne Registerstruktur des LM76 ist in
Bild 3

zu sehen. Das IC weist eine Zahl von

Datenregistern auf, die durch Pointer-Register
ausgewählt werden. Nach dem Einschalten
zeigt der Pointer auf 00, das Temperaturregi-
ster. Das Pointer-Register hält das jeweils
letzte Ziel des Zeigers fest.
Die I

2

C-Adresse des LM76 lautet 10010 A1

A2 R/W. Ein Schreibvorgang besteht immer
aus diesem Adreß- und mindestens einem
Datenbyte, das im Pointer-Register gespei-
chert wird und dessen Wert festlegt, an wel-
cher Stelle folgende Bytes zu speichern sind.
Config und T

HYST

benötigen ein Byte, T

LOW

,

T

HIGH

und T

CRIT

zwei.

Der Lesevorgang kann direkt stattfinden,
wenn der Zeiger auf die richtige Stelle weist.
Es ist ausreichend, ein Byte mit der Adresse
zu senden und die entsprechende Zahl der
Bytes zu lesen. Muß der Zeiger erst einge-
stellt werden, erfolgt zunächst ein 2-Byte-
Schreibvorgang wie oben beschrieben.
Das erste Datenbyte ist das meistsignifikante
und erscheint auch mit dem meistsignifikan-
ten Bit zuerst. Mit dem Vorzeichen, dem in
zwölf Bit aufgelösten Temperaturwert im
Zweierkomplement sowie der kritischen, der
oberen und der unteren Temperaturschwelle
werden genau so viel Daten übertragen, wie
zum Lesen aller Temperaturparameter not-
wendig sind. Deuten beispielsweise schon
die ersten vier Bits des aktuellen Tempera-
turwerts auf einen kritischen Zustand, kann
der angeschlossene Mikrocontroller sofort in
Aktion treten, um die Gefahr zu beseitigen.

fluß. Der Anwender kann darüber
hinaus die Untergrenze des Meßfen-
sters bestimmen, ebenso die kriti-
sche Temperaturschwelle. Eine pro-
grammierbare Hysterese vermeidet
Meßfehler. Von Haus aus ist der
LM76 auf

T

HYST

= 2 °C

T

LOW

= 10 °C

T

HIGH

= 64 °C

T

CRIT

= 80 °C

eingestellt. Die I

2

C-Adresse wird an

A0 und A1 eingestellt. Die niedrige
Versorgungsspannung, das serielle
Interface, die Auflösung von zwölf
Bit und der sehr weite Temperatur-
bereich erlauben eine “Legion” von
Anwendungen in thermischen
Regel- und Sicherheitsschaltkreisen
im PC und anderen elektronischen
Geräten.

APPLIKATOR

59

5/2000

Elektor

T_CRIT

T_CRIT

3

8

T

HIGH

T

HIGH

T

LOW

T

LOW

5

7

12-Bit + Sign

Temperature-to-Digital

Converter

Serial Bus Interface

and Storage Registers

A0

A1

6

1

SCL

990083 - 11

SDA

INT

T_CRIT_A

2

4

+V

S

3V3

LM76

Bild 1. Ein vereinfachtes Innen-Blockschaltbild des LM76.

Bild 2. Diagramm des Temperaturverlaufs.

T

Critical Alarm

Event

T_CRIT

T_CRIT - T

HYST

T_CRIT _ A flag

T_CRIT _ A

output

Comparator

Interrupt

Mode

Event

Interrupt

Mode

INT

output

INT

output

>T

HIGH

flag

<T

LOW

flag

T

HIGH

T

HIGH

- T

HYST

T

LOW

+ T

HYST

T

LOW

990083 - 12

Zum Spielen

Bild 4

zeigt eine typische Applikati-

onsschaltung des LM76, die auch in
Form eines Evaluationboards von
National Semiconductor angeboten
wird. Mit der Schaltung und einer
einfachen Software, die mit dem
Eva-Board verschickt wird, kann
man den Inhalt der Register konfi-
gurieren, deren Inhalte anzeigen und
Temperaturmeßwerte in einer Datei
speichern. Die Software verdeutlicht
schnell die Registerstruktur des
LM76.
Das Board wird über ein höchstens
einen Meter langes Kabel an die par-
allele PC-Schnittstelle gekoppelt und
bezieht auch die Versorgungsspan-
nung aus dieser Quelle. Die Software
ist in VisualBasic 4.0 verfasst und
läuft auf PCs mit Windows 3.1 oder
höher.
Das Titelfoto zeigt die auf dem Eva-
Board aufgebaute Applikations-
schaltung. Die Installation der Soft-
ware ist trivial. Wenn alle angege-
benen Jumper angebracht sind,
kann das Programm gestartet wer-
den. Anschließend selektiert man
die Adresse der genutzten Drucker-
schnittstelle und die Standard-I

2

C-

Adresse 00 der Applikationsschal-
tung. Drückt man nun auf dem Bild-
schirm die ON-Taste, zeigt die
Software den Status aller Register.

(990083)rg

National Semiconductor
Livry-Gargan-Str. 10
82256 Fürstenfeldbruck
Tel.: 0 81 41 / 35 12 - 07
Tel.: 01 80 / 5 22 11 83
Fax.: 01 80 / 5 12 12 15

European Customer Support Centre
Tel.: 01 80 / 5 30 85 - 85
Fax.: 01 80 / 5 30 85 - 86
E-Mail: [e-mail]

Internet:

http://www.national.com
http://www.natsemi.com
http://www.nsc.com

APPLIKATOR

60

Elektor

5/2000

SDA

SDA

Interface

Data

Address

Register Select

Pointer Register

(Selects register for

communication)

T

HYST

Set Point

(Read-write)

Pointer = 00000010

T

LOW

Set Point

(Read-write)

Pointer = 00000100

T_CRIT Set Point

(Read-write)

Pointer = 00000011

T

HIGH

Set Point

(Read-write)

Pointer = 00000101

Temperature

(Read-only)

Pointer = 00000000

Configuration

(Read-write, sets operating

modes)

Pointer = 00000001

990083 - 13

Bild 3. Die interne Registerstruktur.

Bild 4. Die Applikationsschaltung auf der Evaluationsplatine

U2

LM76

SDA

SCL

INT

A0

OS

A1

1

7

8

4

2

3

6

5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

P1

JP1

R1

2k

R6

2k

D3

D6

BAT54

R2

100k

R3

100k

JP3

JP4

C3

100n

C2

10µ

2x

JP5

JP2

R5

2k

R4

2k

D4

D5

SDA

SCL

OS

LABEL

INT

A0

A1

VCC5

VCC4

VCC3

VCC2

VCC1

JP1

LP2950CZ-3.3

U1

C1

100n

D2

1N4001

D1

2x

VCC3

VCC1

VCC

VCC

VCC

VCC

VCC

VCC

VCC

990083 - 14