為了保持營養(yǎng)并確保質量和產品安全，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。但是經過當?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溫度至關重要。

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?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，隨著半導體技術的進步，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，集成的溫度傳感器成為了冷鏈管理的最佳選擇。

根據(jù)應用，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尋址（如 I2C 總線）或基于片選的帶外信令（串行外設接口就是這種情況）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，而是使用帶內尋址方案。一個鏈的每一級充當下一個鏈的緩沖器，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用中替代 NTC 熱敏電阻。TMP107 在 -20°C 至 +70°C 溫度范圍內的最高精度規(guī)格為 ±0.4°C，在 -40°C 至 +100°C 范圍內為 ±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，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)行溫度轉換時，TMP107 的電流消耗通常為 300μA。在低功耗模式下的關斷電流為 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合，可支持基于電池的冷鏈管理系統(tǒng)。

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