Senzorová sonda a kabel Ds18b20

Sonda teplotního senzoru ds18b20 má vysokou přesnost. Přesnost měření teploty může dosáhnout 0,01℃, a přesnost měření teploty v širokém teplotním rozsahu je 0,1℃. Dobrá stabilita a vysoká přesnost při sériové výrobě.

Digitální senzorová sonda DS18B20 a kabel se snadno připojují a po zabalení mohou být použity v různých situacích. Jako je například typ přímé trubky z nerezové oceli, typ závitového, Typ adsorpce magnetu, různé modely, včetně LTM8877, LTM8874 a tak dále.
DS18B20 je běžně používaný senzor digitální teploty. Vydává digitální signál a má vlastnosti malé velikosti, Nízký hardwarový režijní náklady, silná odolnost proti rušení a vysoká přesnost. Jeho vzhled se mění především v závislosti na aplikaci. Zapouzdřený DS18B20 lze použít pro měření teploty kabelu, měření teploty oběhu vody ve vysoké peci, měření teploty kotle, měření teploty ve strojovně, měření teploty zemědělského skleníku, měření čisté pokojové teploty, měření teploty muničních skladů a další neomezené teplotní příležitosti. Odolné proti opotřebení a nárazuvzdorné, malých rozměrů, snadné použití, s různými formami balení, je vhodný pro digitální měření teploty a ovládání různých malých vesmírných zařízení.

Hlavní vlastnosti senzorové sondy DS18B20
1. Hlavní vlastnosti DS18B20
1.1. Adaptabilní rozsah napětí je širší, rozsah napětí: 3.0~5,5V, a může být napájen datovou linkou v režimu parazitního napájení
1.2. Unikátní metoda jednodrátového rozhraní. Když je DS18B20 připojen k mikroprocesoru, k dosažení obousměrné komunikace mezi mikroprocesorem a DS18B20 potřebuje pouze jednu portovou linku.
1.3. DS18B20 podporuje funkci vícebodové sítě. Více DS18B20 může být připojeno paralelně na jediné tři linky pro dosažení vícebodového měření teploty.
1.4. DS18B20 během používání nevyžaduje žádné externí komponenty. Všechny snímací komponenty a převodní obvody jsou integrovány do integrovaného obvodu ve tvaru triody.
1.5. Teplotní rozsah -55℃～+125℃, přesnost je ±0,5℃ při -10～+85℃
1.6. Programovatelné rozlišení je 9~12 bitů, a odpovídající rozlišitelné teploty jsou 0,5 °C, 0.25℃, 0.125℃ respektive 0,0625 ℃, které mohou dosáhnout vysoce přesného měření teploty.
1.7. V 9bitovém rozlišení, teplotu lze převést na čísla až za 93,75 ms. Při 12bitovém rozlišení, hodnotu teploty lze převést na čísla až za 750 ms, který je rychlejší.
1.8. Výsledky měření přímo vydávají digitální teplotní signály a jsou sériově přenášeny do CPU přes "jednolinkový autobus". Ve stejnou dobu, lze přenést kontrolní kód CRC, který má silné schopnosti proti rušení a opravě chyb.
1.9. Záporné napěťové charakteristiky: Při přepólování napájecího zdroje, čip se nespálí vlivem tepla, ale nebude to fungovat správně.

2. Vzhled a vnitřní struktura snímače DS18B20
Vnitřní struktura senzoru DS18B20 se skládá převážně ze čtyř částí: 64-bitová fotolitografie ROM, teplotní senzor, energeticky nezávislý teplotní alarm spustí TH a TL, a konfigurační registr.
Vzhled a uspořádání kolíků DS18B20 jsou následující:

Definice pinů DS18B20:
(1) DQ je vstupní/výstupní terminál digitálního signálu;
(2) GND je napájecí zem;
(3) VDD je vstupní svorka externího napájecího zdroje (uzemněno v režimu parazitního napájení).
3. Pracovní princip DS18B20
Princip časování čtení a zápisu a měření teploty u DS18B20 jsou stejné jako u DS1820, až na to, že počet číslic získané hodnoty teploty je různý kvůli různým rozlišením, a doba zpoždění při převodu teploty je snížena z 2 s na 750 ms. Rychlost oscilace krystalového oscilátoru s vysokým teplotním koeficientem se významně mění se změnami teploty, a generovaný signál je použit jako impulsní vstup čítače 2. Čelit 1 a teplotní registr jsou přednastaveny na základní hodnotu odpovídající -55°C. Čelit 1 odpočítává pulzní signál generovaný krystalovým oscilátorem s nízkým teplotním koeficientem. Když je přednastavená hodnota čítače 1 klesá na 0, hodnota teplotního registru se zvýší o 1, přednastavenou hodnotu čítače 1 bude znovu načten, a počítadlo 1 restartuje počítání pulzních signálů generovaných krystalovým oscilátorem s nízkým teplotním koeficientem. Tento cyklus pokračuje až do čítače 2 počítá do 0, poté přestane shromažďovat hodnotu teplotního registru. V tuto chvíli, hodnota v teplotním registru je naměřená teplota. Spádový akumulátor na obrázku 3 se používá ke kompenzaci a korekci nelinearity v procesu měření teploty, a jeho výstup slouží ke korekci přednastavené hodnoty čítače 1.

Senzor ds18b20 s přesností až 0,01℃

Přizpůsobená sonda a kabel snímače ds18b20

DS18B20 má 4 hlavní datové složky:
(1) 64bitové sériové číslo ve fotoleptané paměti ROM je vyleptáno před opuštěním továrny. Lze jej považovat za sériový kód adresy DS18B20. Uspořádání 64bitové fotolitografické ROM je: první 8 bitů (28H) jsou typové číslo produktu, a další 48 bity jsou sériové číslo samotného DS18B20. Poslední 8 bity jsou cyklickým kontrolním kódem redundance předchozího 56 bitů (CRC=X8+X5+X4+1). Funkcí fotolitografie ROM je odlišit každý DS18B20, takže k jedné sběrnici lze připojit více DS18B20.
(2) Teplotní senzor v DS18B20 může dokončit měření teploty. Vezměte si jako příklad 12bitovou konverzi: je poskytován ve formě čtení 16bitového dvojkového doplňku s rozšířeným znaménkem, vyjádřeno ve formě 0,0625 °C/LSB, kde S je znaménkový bit.
Jedná se o 12bitová data získaná po 12bitové konverzi, který je uložen ve dvou 8bitových RAM po 18B20. První 5 binární bity jsou znaménkové bity. Pokud je naměřená teplota větší než 0, tyto 5 bity jsou 0. Stačí naměřenou hodnotu vynásobit 0.0625 abyste získali skutečnou teplotu. Pokud je teplota nižší než 0, tyto 5 bity jsou 1, a naměřenou hodnotu je třeba převrátit, plus 1, a poté vynásobeno 0.0625 abyste získali skutečnou teplotu. Například, digitální výstup +125℃ je 07D0H, digitální výstup +25,0625℃ je 0191H, digitální výstup -25,0625℃ je FE6FH, a digitální výstup -55℃ je FC90H.
(3) Paměť snímače teploty DS18B20 DS18B20. Vnitřní paměť teplotního senzoru obsahuje vysokorychlostní zápisník RAM a energeticky nezávislou, elektricky vymazatelnou EEPRAM, ve kterém jsou uloženy vysokoteplotní a nízkoteplotní klopné obvody TH, TL a strukturální registry.
(4) Konfigurační registr Význam každého bitu tohoto bajtu je následující:
Tabulka 3: Struktura konfiguračního registru

Spodních pět bitů je vždy "1", a TM je bit testovacího režimu, který se používá k nastavení, zda je DS18B20 v pracovním nebo testovacím režimu. Tento bit je nastaven na 0 když DS18B20 opustí továrnu, a uživatelé by to neměli měnit. R1 a R0 slouží k nastavení rozlišení, jak je uvedeno v následující tabulce: (DS18B20 je nastaven na 12 bitů při expedici z továrny)
Tabulka 4: Tabulka nastavení rozlišení teploty

4. Vysokorychlostní dočasná paměť Vysokorychlostní dočasná paměť se skládá z 9 bajtů, a jeho rozdělení je uvedeno v tabulce 5. Když je vydán příkaz převodu teploty, převedená hodnota teploty je uložena v 0. a 1. bajtech vyrovnávací paměti ve formě dvoubajtového doplňku. Mikrokontrolér může tato data číst přes jednodrátové rozhraní. Při čtení, nízký bit je vpředu a vysoký bit je vzadu. Formát dat je uveden v tabulce 1. Odpovídající výpočet teploty: Když znaménko bit S=0, přímo převést binární bit na desítkový; když S=1, nejprve převeďte doplněk na původní kód, a poté vypočítejte desetinnou hodnotu. Tabulka 2 ukazuje některé z odpovídajících teplotních hodnot. Devátý bajt je bajt kontroly redundance.
Tabulka 5: Distribuce dočasného registru DS18B20

Podle komunikačního protokolu DS18B20, hostitel (jednočipový mikropočítač) musí projít třemi kroky k ovládání DS18B20 k dokončení převodu teploty: DS18B20 musí být resetován před každým čtením a zápisem. Po úspěšném resetu, je odeslán příkaz ROM, a nakonec je odeslán příkaz RAM, takže předem určená operace může být provedena na DS18B20. Reset vyžaduje, aby hlavní CPU stáhl datovou linku dolů 500 mikrosekundách a poté jej uvolněte. Když DS18B20 přijme signál, čeká asi 16 na 60 mikrosekundách, a poté vyšle nízký puls 60 na 240 mikrosekundách. Hlavní CPU obdrží tento signál, aby indikoval úspěšný reset.
Tabulka 6: seznam instrukcí ROM