摘要：本應用筆記詳細介紹了一款基本iButton數據記錄器，說明了該產品如何記錄溫度和/或濕度數據，并且給出了典型應用實例。本文說明了數據記錄器的配置、測試，以及如何通過各種安全和電磁干擾標準的認證情況。iButton可編程數據記錄器使用靈活，可由用戶設置、為某應用采集數據(該過程稱為“任務制訂”)。文章對任務制訂軟件進行了討論，并給讀者提供了該軟件，說明了數據表述格式。

緒論

在商品交易中，需要保證客戶得到具有最佳品質，并且新鮮的產品。對于多數商品交易，這就意味著在產品的整個壽命期間、在服務期間、或者在制造和交付的不同階段，連續跟蹤溫度和濕度極其關鍵。為適應這種交易要求，Dallas Semiconductor開發了多款數字溫度計和溫度/濕度數據記錄器。

數字溫度計

iButton DS1920是一款數字溫度計，可顯示環境溫度或者其附著的物體的溫度。只要用一個1-Wire?探針輕觸DS1920就可顯示其周圍環境的溫度，測量范圍在-55°C到+100°C之間。

溫度數據記錄器

Thermochron?系列iButton器件支持全球尋址，是一種專門的“跟蹤器”，用來附著在工作環境溫度起伏不定的產品上，而不受產品工作地點變化的影響。Thermochron體積纖小、經久耐用，可監測時間和溫度，并保存這些數據。這些數據可以方便地上傳并進行分析，以檢測溫度可能對產品造成的損害。

有多種iButton可供選擇，DS1921G、DS1921H和DS1921Z為標準Thermochron。DS1922L、DS1922T和1-Wire芯片DS2422是高容量Thermochron ，具有更大的存儲容量、更高的精度和分辨率。

Thermochron內嵌的計算機芯片集成了一個1-Wire收/發器、一個全球唯一地址，一個溫度計、一個時鐘/日歷、一個歷史溫度記錄以及一個用來存儲用戶數據(如發貨單數據)的512字節附加存儲器?？裳h使用的Thermochron能記錄超過10年的數據。

數字濕度計

Hygrochron? iButton (DS1923)在Thermochron溫度記錄功能的基礎上增加了一個嵌入式濕度傳感器。Hygrochron蓋上的微小開孔使用了一個特殊的過濾器，該過濾器允許水蒸氣通過并到達內部濕度傳感器，但能阻止液相水進入(圖1)。Hygrochron可同時獲取溫度和濕度數據，記錄相對濕度隨時間的變化。


圖1. Hygrochron數據記錄儀的微型外殼以及外部過濾器如何使水蒸汽進入器件內部濕度傳感器的說明

在溫度和濕度都很關鍵的應用(如食品、化學品、粉料、HVAC系統)中，Hygrochron表現出了優異的性能，而且結構異常緊湊，封裝便于攜帶。

堅固耐用的iButton幾乎可以附著在任何物品上

iButton的直徑為16mm (厚度相當于5個疊在一起的十美分硬幣)，可以毫不起眼地附著在任何物體表面，如墻壁、瓶子、提包、板條箱、貨盤、空運集裝箱、冰箱、半托車、鐵路貨運車廂，等等。iButton的不銹鋼外殼可以承受污垢、濕氣侵蝕，以及各種嚴酷的處理。

電磁兼容(EMC)、安全和食品運輸認證

所有的iButton數據記錄器都經過了多個獨立實驗室的廣泛測試，通過了FCC和CE的電磁兼容(EMC)測試。DS1921G、DS1922H、DS1922T和DS1923通過了UL安全認證(UL#913標準)。這些器件都經過認證，為本質安全設備，可以工作在危險場合中。 DS1921G和DS1922H還經認證達到了EN12830歐洲標準，該標準包括了冷藏、冷凍、深度冷凍/速凍食品和冰淇淋的運輸、儲存和配送性能以及適用性測試。

多種數據存儲方式：記錄表和直方圖格式

Thermochron和Hygrochron iButton能夠自動喚醒，并以相等的時間間隔記錄帶有時間戳的溫度和/或濕度數據，然后將這些數據以記錄表的形式記錄在片上的“數據表”存儲器上。標準Thermochron (DS1921G/H/Z)可以以1到255分鐘的時間間隔，記錄2048個讀數；高容量的Thermochrons/Hygrochron可以以1秒到273小時的時間間隔，記錄8192個讀數。另外，Hygrochron可以同時記錄溫度和濕度，并且提供可選分辨率設置。


圖2. 溫度隨時間變化的典型圖。用戶可設置監測的時間和溫度范圍。

用戶可以設置iButton如何記錄數據，這稱為給iButton “任務制訂”。在任務制訂過程中，用戶選擇何時進行溫/濕度記錄、設置采樣速率以及高、低報警閾值(圖2)。用戶也可確定數據記錄存儲器存滿后的動作：器件是繼續記錄數據并覆蓋早期數據記錄(稱為“翻滾”(rollover))，還是簡單地停止記錄。iButton一旦制訂了任務，就可以附著在要監測的物體之上。當到達臨界溫度/濕度時，就可以記錄下該事件，以判斷對產品質量造成損害的責任方。

標準DS1921G、H和Z 型Thermochron還可用直方圖的形式同時記錄各個溫度采樣值。對于DS1921G，直方圖存儲器包含63個分辨率為2°C的數據箱，對于DS1921H/Z，直方圖存儲器包含64個分辨率為0.5°C的數據箱。每個數據箱可以存放長達10年的65 500個溫度讀數。直方圖式的數據存儲法非常適合需要進行長期監測而對精度要求不高的應用場合。更高容量的Thermochron 和Hygrochron不具備直方圖功能，但數據存儲容量卻為標準型的4倍。

Thermochron產品系列

標準Thermochron器件—DS1921G可以記錄的溫度范圍寬達-40°C至85°C。DS1921H和DS1921Z為該器件的高分辨率版本。DS1921H設計為針對人體溫度范圍的應用，DS1921Z設計為針對需要在0°C附近具有高分辨率的應用。基本數據記錄器的性能指標見表1。

DS1922L、DS1922T和DS2422為高容量Thermochron。DS1922L記錄的溫度范圍為-40°C到+85°C?？捎涗?192字節的溫度值，在-10°C到+65°C范圍內，精度可由軟件校正到±0.5°C。分辨率可為8位(0.5°C) 或11位(0.0625°C)。溫度記錄值可選擇為8位或16位。與DS1922L類似，DS1922T Thermochron的溫度記錄范圍更廣(0°C到+125°C)，可用于需要殺菌操作的生產過程。在+20°C到+75°C范圍內，DS1922T的精度可由軟件校正到±0.5°C。

DS2422 Thermochron采用1-Wire接口工作，功能與DS1922L相同，但封裝為300mil 24引腳SO。連接到可選的模數轉換器(ADC)和電荷泵之后，DS1922可以構建針對特定任務的數據記錄器，例如監測濕度、壓力、光照、材料應力等。

表1. iButton數據記錄器的基本指標

Part	Temperature Range (°C)	Humidity Range	Temperature Accuracy* (°C)	Temperature Resolution (°C)	Humidity Resolution	Data Log Memory (Bytes)
DS1921G	-40 to +85	N/A	±1	0.5	N/A	2048
DS1921H-F5	-15 to 46	N/A	±1	0.125	N/A	2048
DS1921Z-F5	-5 to +26	N/A	±1	0.125	N/A	2048
DS1922L	-40 to +85	N/A	±0.5, software correction (SC)	0.5 or 0.0625	N/A	8192
DS1922T	0 to 125	N/A	±0.5 (SC)	0.5 or 0.0625	N/A	8192
DS2422	-40 to +85	N/A	±0.5 (SC)	0.5 or 0.0625	N/A	8192
DS1923	-20 to +85	0 to 100% RH	±0.5 (SC)	0.5 or 0.0625	8-Bit (0.6%RH) or 12-Bit (0.04%RH)	8192

*本表所列的溫度精度在器件絕大部分溫度范圍內有效。請參考器件的數據資料獲取全范圍精度數據。