DALLAS Ds18b20 Temperatursensorsonde

Es gibt viele Arten von Sensoren, und der von DALLAS hergestellte Temperatursensor DS18B20 ist der beste für den Einsatz in hochpräzisen und hochzuverlässigen Anwendungen. Ultrakleine Größe, Extrem geringer Hardware-Overhead, starke Anti-Interferenz-Fähigkeit, hohe Präzision, und starke Zusatzfunktionen machen den DS18B20-Sensor immer beliebter. Die Vorteile des DS18B20-Sensors sind unsere beste Wahl zum Erlernen der Mikrocontroller-Technologie und zur Entwicklung temperaturbezogener kleiner Produkte. Das Verständnis der Funktionsprinzipien und Anwendungen kann Ihre Ideen für die Mikrocontroller-Entwicklung erweitern.

Merkmale des DS18B20-Sensors
1. Die Kommunikation erfolgt über eine 1-Wire-Schnittstelle
2. Jeder DS18B20-Sensor verfügt über einen einzigartigen 64-Bit-Seriencode, der im integrierten ROM gespeichert ist.
3. Keine externen Komponenten erforderlich
4. Es kann über die Datenleitung mit Strom versorgt werden, und der Stromversorgungsbereich beträgt 3,0 V ~ 5,5 V.
5. Der messbare Temperaturbereich liegt zwischen -55℃ und +125℃
6. Die Genauigkeit beträgt ±0,5℃ im Bereich von -10~+85℃
7. Die Auflösung des Thermometers kann auf 9 bis 12 Bit eingestellt werden. Bei 12 Bits, die Auflösung entspricht 0,0625℃.

3. Typische Anschlussmethoden des DS18B20-Sensors in praktischen Anwendungen
   1. Typische Verbindungsmethode beim Arbeiten unter parasitärer Stromversorgung
4. Einzelbus-Timing
   Der DS18B20-Sensor verwendet einen 1-Draht-Bus, um alle Daten auf einer Leitung zu übertragen, Daher gelten für das Single-Wire-Protokoll sehr strenge Timing-Anforderungen, um die Datenintegrität sicherzustellen.
   Einzelne Bussignaltypen: Reset-Impuls, Präsenzimpuls, schreiben 0, schreiben 1, lesen 0, lesen 1. Alle diese Signale mit Ausnahme des von DS18B20 gesendeten Anwesenheitsimpulses, andere Signale werden vom Buscontroller gesendet.
   Die Datenübertragung beginnt immer mit dem niederwertigsten Bit.

Initialisierungszeitpunkt
Die Initialisierungssequenz umfasst das Zurücksetzen des DS18B20-Sensors und den Empfang des vom DS18B20 zurückgegebenen Anwesenheitssignals.

Der Host muss ihn initialisieren, bevor er mit dem DS18B20-Sensor kommuniziert. Während der Initialisierung, Der Buscontroller zieht den Bus auf Low und hält ihn für mehr als 480 µs. Das am Bus hängende Gerät wird zurückgesetzt, dann den Bus freigeben, warte bis 15-60us, Zu diesem Zeitpunkt gibt 18B20 ein Präsenzsignal mit niedrigem Pegel zwischen 60 und 240 µs zurück.

Zeitdiagramm für Reset-Impuls und Anwesenheitsimpuls:
DS18B20-Sensoranwendungsschaltung Das DS18B20-Temperaturmesssystem bietet die Vorteile eines einfachen Temperaturmesssystems, hohe Temperaturmessgenauigkeit, bequeme Verbindung, und benötigt weniger Schnittstellenleitungen. Das Folgende ist das Temperaturmessschaltbild des DS18B20-Sensors in verschiedenen Anwendungsmodi:
5.1. Das Schaltbild des parasitären Stromversorgungsmodus des DS18B20-Sensors ist in Abbildung dargestellt 4. Im parasitären Stromversorgungsmodus, Der DS18B20 bezieht Energie aus der einadrigen Signalleitung: Die Energie wird im internen Kondensator gespeichert, während die Signalleitung DQ auf einem hohen Pegel ist. Wenn die Signalleitung einen niedrigen Pegel hat, Es verbraucht die Energie des Kondensators, um zu arbeiten, und lädt dann die parasitäre Stromversorgung auf (Kondensator) bis das hohe Niveau erreicht ist.
Die einzigartige Methode der parasitären Stromversorgung hat drei Vorteile:
1) Bei der Durchführung einer Ferntemperaturmessung, Es ist keine lokale Stromversorgung erforderlich
2) ROM kann ohne normale Stromversorgung gelesen werden
3) Die Schaltung ist einfacher, Verwendung nur eines I/O-Ports zur Temperaturmessung.
Damit der DS18B20-Sensor genaue Temperaturumrechnungen durchführen kann, Die I/O-Leitungen müssen dafür sorgen, dass bei der Temperaturumwandlung ausreichend Energie zur Verfügung steht. Da der Betriebsstrom jedes DS18B20-Sensors bei der Temperaturumwandlung 1 mA erreicht, wenn mehrere Sensoren an derselben I/O-Leitung angeschlossen sind, um die Temperatur an mehreren Punkten zu messen, Der 4,7K-Pull-up-Widerstand allein kann nicht genügend Energie liefern. Dies führt dazu, dass die Temperatur nicht umgerechnet werden kann oder der Temperaturfehler extrem groß wird.
daher, die Schaltung in Abbildung 4 ist nur für die Temperaturmessung mit einem einzelnen Temperatursensor geeignet und nicht für den Einsatz in batteriebetriebenen Systemen. Und die Arbeitsstromversorgung VCC muss garantiert 5 V betragen. Wenn die Versorgungsspannung abfällt, Auch die Energie, die das parasitäre Netzteil aufnehmen kann, nimmt ab, was den Temperaturfehler erhöht.
5.2. Schaltplan für den parasitären Stromversorgungsmodus DS18B20 mit starkem Pull-up. Der verbesserte parasitäre Stromversorgungsmodus ist in der Abbildung dargestellt 5. Damit der DS18B20-Sensor während des dynamischen Konvertierungszyklus ausreichend Strom erhält, beim Durchführen einer Temperaturkonvertierung oder beim Kopieren in den E2-Speichervorgang, Durch die Verwendung eines MOSFET zum direkten Ziehen der I/O-Leitung an VCC kann ausreichend Strom bereitgestellt werden. Die I/O-Leitung muss innerhalb von maximal 30 Minuten in einen starken Pull-up-Zustand überführt werden 10 μS nach der Ausgabe eines Befehls, der eine Kopie in den E2-Speicher oder die Einleitung einer Temperaturkonvertierung beinhaltet. Der starke Pull-Up-Modus kann das Problem eines Stromausfalls lösen, Daher ist es auch für Mehrpunkt-Temperaturmessanwendungen geeignet. Der Nachteil besteht darin, dass für starkes Pull-up-Switching eine weitere E/A-Portleitung benötigt wird.
Notiz: Im parasitären Stromversorgungsmodus von Abbildung 4 und Figur 5, Der VDD-Pin des DS18B20-Sensors muss mit Masse verbunden sein.