Sonda Del Sensor De Temperatura DALLAS Ds18b20

Hay muchos tipos de sensores., y el sensor de temperatura DS18B20 producido por DALLAS es el mejor cuando se usa en aplicaciones de alta precisión y alta confiabilidad. Tamaño ultrapequeño, sobrecarga de hardware ultrabaja, fuerte capacidad antiinterferencia, alta precisión, y potentes funciones adicionales hacen que el sensor DS18B20 sea más popular. Las ventajas del sensor DS18B20 son nuestra mejor opción para aprender tecnología de microcontroladores y desarrollar productos pequeños relacionados con la temperatura.. Comprender los principios de funcionamiento y las aplicaciones puede ampliar sus ideas para el desarrollo de microcontroladores..

Características del sensor DS18B20
1. La comunicación utiliza una interfaz de 1 cable
2. Cada sensor DS18B20 tiene un código de serie único de 64 bits almacenado en la ROM integrada.
3. No se requieren componentes externos
4. Se puede alimentar desde la línea de datos., y el rango de fuente de alimentación es de 3,0 V ~ 5,5 V.
5. El rango de temperatura medible es -55 ℃ ~ +125 ℃
6. La precisión es de ±0,5 ℃ en el rango de -10 ~ +85 ℃
7. La resolución del termómetro se puede configurar entre 9 y 12 bits.. En 12 brocas, la resolución corresponde a 0,0625 ℃.

Métodos de conexión típicos del sensor DS18B20 en aplicaciones prácticas
1. Método de conexión típico cuando se trabaja bajo fuente de alimentación parásita
Horario de un solo autobús
El sensor DS18B20 utiliza un bus de 1 cable para transmitir todos los datos en una línea, por lo que el protocolo de un solo cable tiene requisitos de tiempo muy estrictos para garantizar la integridad de los datos.
Tipos de señales de bus único: restablecer el pulso, pulso de presencia, escribir 0, escribir 1, leer 0, leer 1. Todas estas señales excepto el pulso de presencia enviado por DS18B20, otras señales son enviadas por el controlador de bus.
La transferencia de datos siempre comienza con el bit menos significativo.

Tiempo de inicialización
La secuencia de inicialización incluye restablecer el sensor DS18B20 y recibir la señal de presencia devuelta por DS18B20..

El host debe inicializarlo antes de cualquier comunicación con el sensor DS18B20.. Durante la inicialización, el controlador del bus baja el bus y lo mantiene durante más de 480us. El dispositivo colgado en el autobús se reiniciará., luego suelte el autobús, espera hasta 15-60us, momento en el que 18B20 devolverá una señal de presencia de bajo nivel entre 60-240us.

Restablecer el diagrama de temporización del pulso y del pulso de presencia:
Circuito de aplicación del sensor DS18B20 El sistema de medición de temperatura DS18B20 tiene las ventajas de un sistema de medición de temperatura simple, precisión de medición de alta temperatura, conexión conveniente, y ocupa menos líneas de interfaz. El siguiente es el diagrama del circuito de medición de temperatura del sensor DS18B20 en varios modos de aplicación diferentes.:
5.1. El diagrama de circuito del modo de fuente de alimentación parásita del sensor DS18B20 se muestra en la Figura 4. En el modo de fuente de alimentación parasitaria, el DS18B20 extrae energía de la línea de señal de un solo cable: la energía se almacena en el condensador interno mientras la línea de señal DQ está en un nivel alto. Cuando la línea de señal está en un nivel bajo, Consume la energía del condensador para funcionar., y luego carga la fuente de alimentación parásita (condensador) hasta que llegue el alto nivel.
El método único de suministro de energía parásita tiene tres beneficios:
1) Al realizar una medición de temperatura remota, no se requiere fuente de alimentación local
2) La ROM se puede leer sin una fuente de alimentación regular
3) El circuito es más simple., usando solo un puerto de E/S para medir la temperatura.
Para que el sensor DS18B20 realice conversiones de temperatura precisas, Las líneas de E/S deben garantizar que se proporcione suficiente energía durante la conversión de temperatura.. Dado que la corriente de funcionamiento de cada sensor DS18B20 alcanza 1 mA durante la conversión de temperatura, cuando se cuelgan varios sensores en la misma línea de E/S para medición de temperatura multipunto, la resistencia pull-up de 4,7 K por sí sola no puede proporcionar suficiente energía. Hará que la temperatura no se pueda convertir o que el error de temperatura sea extremadamente grande..
Por lo tanto, el circuito en la figura 4 solo es adecuado para su uso en la medición de temperatura con un solo sensor de temperatura y no es adecuado para su uso en sistemas alimentados por baterías. Y se debe garantizar que la fuente de alimentación de funcionamiento VCC sea de 5 V.. Cuando el voltaje de la fuente de alimentación cae, La energía que puede extraer la fuente de alimentación parásita también disminuye., lo que aumentará el error de temperatura.
5.2. Diagrama de circuito del modo de fuente de alimentación pull-up fuerte de la fuente de alimentación parásita DS18B20 El modo de fuente de alimentación parásita mejorado se muestra en la Figura 5. Para que el sensor DS18B20 obtenga suficiente suministro de corriente durante el ciclo de conversión dinámica, al realizar la conversión de temperatura o copiar a la operación de memoria E2, El uso de un MOSFET para tirar directamente de la línea de E/S a VCC puede proporcionar suficiente corriente.. La línea de E/S debe pasar a un estado pull-up fuerte dentro de un máximo de 10 μS después de emitir cualquier comando que implique una copia a la memoria E2 o el inicio de una conversión de temperatura. El fuerte modo pull-up puede resolver el problema de la falla del suministro actual, por lo que también es adecuado para aplicaciones de medición de temperatura multipunto. La desventaja es que ocupa una línea de puerto de E/S más para una conmutación pull-up potente..
Nota: En el modo de fuente de alimentación parásita de la Figura 4 y figura 5, El pin VDD del sensor DS18B20 debe estar conectado a tierra..

Arnés de cableado del sensor de temperatura digital DALLAS

Sonda del sensor ds18b20 + cable

Arnés del conector del sensor digital Ds18b20

5.3. Modo de fuente de alimentación externa del sensor DS18B20

En el modo de fuente de alimentación externa, la fuente de alimentación de funcionamiento del sensor DS18B20 está conectada al pin VDD. En este momento, la línea de E/S no necesita un pull-up fuerte, Y no hay problema de corriente de suministro de energía insuficiente, lo que puede garantizar la precisión de la conversión. Al mismo tiempo, En teoría, se puede conectar cualquier número de sensores DS18B20 al bus para formar un sistema de medición de temperatura multipunto. Nota: En modo de fuente de alimentación externa, El pin GND del DS18B20 no se puede dejar flotando., de lo contrario, la temperatura no se puede convertir y la temperatura leída siempre es 85°C.
El método de fuente de alimentación externa es el mejor método de funcionamiento del sensor DS18B20. El trabajo es estable y confiable., la capacidad antiinterferencia es fuerte, y el circuito es relativamente simple, para que se pueda desarrollar un sistema de monitoreo de temperatura multipunto estable y confiable. El webmaster recomienda utilizar una fuente de alimentación externa durante el desarrollo.. Después de todo, solo hay un cable VCC más que la fuente de alimentación parásita. En el modo de fuente de alimentación externa, Las ventajas del amplio rango de tensión de alimentación del DS18B20 se pueden aprovechar al máximo.. Incluso si el voltaje de la fuente de alimentación VCC cae a 3V, La precisión de la medición de la temperatura aún se puede garantizar..
6. Precauciones al utilizar DS1820
Aunque DS1820 tiene las ventajas de un sistema de medición de temperatura simple, precisión de medición de alta temperatura, conexión conveniente, y ocupa menos líneas de interfaz, También se debe prestar atención a las siguientes cuestiones en aplicaciones prácticas.:
6.1. La pequeña sobrecarga de hardware requiere un software relativamente complejo para compensar. Dado que la transmisión de datos en serie se utiliza entre DS1820 y el microprocesador, al leer y escribir programación en DS1820, El tiempo de lectura y escritura debe estar estrictamente garantizado., de lo contrario, los resultados de la medición de temperatura no se leerán. Cuando se utilizan lenguajes de alto nivel como PL/M y C para la programación del sistema, lo mejor es usar lenguaje ensamblador para implementar la parte de operación DS1820.
6.2. La información relevante sobre DS1820 no menciona la cantidad de DS1820 conectados a un solo bus., lo que fácilmente puede llevar a la gente a creer erróneamente que se puede conectar cualquier número de DS1820. En aplicaciones prácticas este no es el caso.. Cuando hay más de 8 DS1820 en un solo bus, Es necesario resolver el problema del microprocesador del conductor del autobús.. Se debe prestar atención a este punto al diseñar un sistema de medición de temperatura multipunto..
6.3. El cable de bus conectado al DS1820 tiene un límite de longitud. durante la prueba, cuando la longitud de transmisión supera los 50 m utilizando cables de señal normales, Se producirán errores en los datos de medición de temperatura leídos.. Cuando el cable de bus se cambia a un cable blindado de par trenzado, La distancia de comunicación normal puede alcanzar los 150 m.. Cuando se utiliza un cable blindado de par trenzado con más vueltas por metro, la distancia de comunicación normal se alarga aún más. Esta situación se debe principalmente a la distorsión de la forma de onda de la señal causada por la capacitancia distribuida del bus.. Por lo tanto, al diseñar un sistema de medición de temperatura a larga distancia utilizando DS1820, Se deben considerar plenamente los problemas de adaptación de impedancia y capacitancia distribuida del bus..
6.4. En el diseño del programa de medición de temperatura DS1820., después de enviar un comando de conversión de temperatura al DS1820, el programa siempre espera la señal de retorno del DS1820. Una vez que un DS1820 tiene mal contacto o está desconectado, cuando el programa lee el DS1820, no habrá señal de retorno y el programa entrará en un bucle infinito. También se debe prestar cierta atención a este punto al realizar la conexión de hardware y el diseño de software del DS1820.. Se recomienda que el cable de medición de temperatura sea de par trenzado blindado de 4 núcleos.. Un par de cables está conectado al cable de tierra y al cable de señal., el otro grupo está conectado a VCC y cable de tierra, y la capa protectora está conectada a tierra en un único punto en el extremo de la fuente.