為了保持營養(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）的運輸和儲存溫度。但是經(jīng)過當(dāng)?shù)仉s貨店到達消費者手上之前，水果、蔬菜和冷凍食品在運輸期間和大型制冷設(shè)備貨架上停留了大量時間，如下圖所示。將這些商品保持在適當(dāng)溫度至關(guān)重要。

典型的雜貨店過道

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

冷鏈拓撲

帶有測量儀表的溫度傳感器長期以來一直很受歡迎。然而，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步，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，可能有不同的拓撲。如下圖所示，在點對點拓撲中，單個微控制器 （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。在運輸過程中管理貨物托盤時，點對點拓撲非常有用。

點對點拓撲

在感測一組制冷容器（如冰箱）時，由于單個 MCU 的成本太高，無法在整個系統(tǒng)中多次實施。在此類情況下，最常見的拓撲是星形、共享總線或菊花鏈拓撲：

溫度傳感器菊花鏈

?星形拓撲可以在某一個分支出現(xiàn)故障時輕松實現(xiàn)故障隔離。星形拓撲可以同時使用模擬和數(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)無法充分擴展，因此實施成本較高。

?在共享總線拓撲中，一個 MCU 充當(dāng)多個傳感器的主控制器。使用數(shù)字溫度傳感器即可輕松實現(xiàn)擴展。共享總線拓撲會共享線路，但仍然可以使用帶內(nèi)尋址（如 I2C 總線）或基于片選的帶外信令（串行外設(shè)接口就是這種情況）進行單獨尋址。然而，I2C 面臨的問題可能是長鏈上的可靠電力輸送和信號完整性。

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

無論處于冷鏈管理的哪個監(jiān)測階段，電子系統(tǒng)都具有獨特的優(yōu)勢，因為它們不僅可以記錄托盤或制冷設(shè)備的溫度，還可以提供閾值以便在超過特定閾值時發(fā)出警報。此類事件可通過聲音或視覺警報（如蜂鳴器或閃爍的 LED 指示燈）的形式直觀地傳達給操作員，還可使用有線或無線 MCU 集成到云服務(wù)中，從而實現(xiàn)全天候監(jiān)測和數(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 個菊花鏈器件，可在需要高精度和系統(tǒng)范圍擴展性的冷鏈管理應(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。

憑借自動地址分配功能，TMP107 允許系統(tǒng)開發(fā)人員在編寫軟件時無需為每個傳感器節(jié)點分配地址，因為系統(tǒng)會通過添加額外的傳感器節(jié)點進行擴展。同時，通過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，這是幾乎所有 MCU 上的標準外設(shè)，因此可以更輕松地開發(fā)軟件。同時，菊花鏈實現(xiàn)方案更便于識別電纜斷裂的位置，因此更容易維護和提高整體系統(tǒng)可靠性。

TMP107 的眼圖

使用有源總線通信執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換時，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輸階段的電池供電型系統(tǒng)。提高波特率可實現(xiàn)實時更新，有助于儲存冷凍食品。

此外，TMP107 將配置和溫度限制存儲在內(nèi)部非易失性存儲器中。因此，該器件可以在上電時自動配置，進而無需單獨進行器件配置，并可提高系統(tǒng)運行速度。該器件還具有八個電可擦除可編程只讀存儲器 （EEPROM） 位置，提供高達 128 位的 EEPROM 來存儲用戶信息或校準信息。

菊花鏈拓撲是實現(xiàn)高效冷鏈溫度監(jiān)測的最佳方式。TMP107 實現(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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