DALLAS Ds18b20 temperatuurianduri andur

Andureid on mitut tüüpi, ja DALLASe toodetud temperatuuriandur DS18B20 on parim, kui seda kasutatakse ülitäpsetes ja suure töökindlusega rakendustes. Üliväike suurus, ülimadalad riistvarakulud, tugev häiretevastane võime, kõrge täpsusega, ja tugevad lisafunktsioonid muudavad DS18B20 anduri populaarsemaks. Anduri DS18B20 eelised on meie parim valik mikrokontrolleritehnoloogia õppimiseks ja temperatuuriga seotud väikeste toodete arendamiseks. Tööpõhimõtete ja rakenduste mõistmine võib avardada teie ideid mikrokontrolleri arendamiseks.

Anduri DS18B20 omadused
1. Side kasutab 1-juhtmelist liidest
2. Igal DS18B20 anduril on ainulaadne 64-bitine seeriakood, mis on salvestatud parda ROM-i..
3. Väliseid komponente pole vaja
4. Seda saab toita andmeliinilt, ja toiteallika vahemik on 3,0 V ~ 5,5 V.
5. Mõõdetav temperatuurivahemik on -55℃ ~ +125℃
6. Täpsus on ±0,5 ℃ vahemikus -10 ~ +85 ℃
7. Termomeetri eraldusvõimet saab seada 9-12 bitti. Kell 12 bitti, eraldusvõime vastab 0,0625 ℃.

Anduri DS18B20 tüüpilised ühendusmeetodid praktilistes rakendustes
1. Tüüpiline ühendusviis parasiittoiteallika all töötamisel
Ühe bussi sõiduaeg
Andur DS18B20 kasutab 1-juhtmelist siini, et edastada kõik andmed ühel real, seega on ühejuhtmelisel protokollil andmete terviklikkuse tagamiseks väga ranged ajastusnõuded.
Ühe siini signaalitüübid: lähtestage pulss, kohaloleku pulss, kirjutada 0, kirjutada 1, lugeda 0, lugeda 1. Kõik need signaalid, välja arvatud kohalolekuimpulss, mille saadab DS18B20, muid signaale saadab siinikontroller.
Andmeedastus algab alati kõige väiksema tähtsusega bitiga.

Initsialiseerimise ajastus
Lähtestamisjärjestus hõlmab DS18B20 anduri lähtestamist ja DS18B20 poolt tagastatud kohalolekusignaali vastuvõtmist.

Host peab selle enne DS18B20 anduriga suhtlemist initsialiseerima. Initsialiseerimise ajal, bussikontroller tõmbab bussi madalale ja hoiab seda üle 480us. Bussis rippuv seade lähtestatakse, siis vabasta buss, oota kuni 15-60us, sel ajal tagastab 18B20 madala taseme kohaloleku signaali vahemikus 60-240us.

Lähtestage impulsi ja kohaloleku impulsi ajastusskeem:
DS18B20 anduri rakendusahelal DS18B20 temperatuurimõõtmissüsteemil on lihtsa temperatuuri mõõtmise süsteemi eelised, kõrge temperatuuri mõõtmise täpsus, mugav ühendus, ja võtab vähem liidese ridu. Järgnev on DS18B20 anduri temperatuuri mõõtmise skeem mitmes erinevas rakendusrežiimis:
5.1. Anduri DS18B20 parasiittoiterežiimi skeem on näidatud joonisel 4. Parasiittoite režiimis, DS18B20 ammutab energiat ühejuhtmelisest signaaliliinist: energia salvestatakse sisekondensaatorisse, samal ajal kui signaaliliin DQ on kõrgel tasemel. Kui signaaliliin on madalal tasemel, see kulutab töötamiseks kondensaatori voolu, ja seejärel laeb parasiittoiteallikat (kondensaator) kuni kõrge tase saabub.
Unikaalsel parasiittoiteallika meetodil on kolm eelist:
1) Temperatuuri kaugmõõtmise läbiviimisel, pole vaja kohalikku toiteallikat
2) ROM-i saab lugeda ilma tavalise toiteallikata
3) Ahel on lihtsam, kasutades temperatuuri mõõtmiseks ainult ühte I/O porti.
Andurile DS18B20 täpseks temperatuuri teisendamiseks, I/O liinid peavad tagama piisava energiavarustuse temperatuuri muundamise ajal. Kuna iga DS18B20 anduri töövool jõuab temperatuuri muundamise ajal 1 mA-ni, kui mitu andurit on riputatud samale I/O liinile mitmepunktiliseks temperatuuri mõõtmiseks, 4,7K tõmbetakisti üksi ei suuda piisavalt energiat anda. Selle tulemusel ei saa temperatuuri muuta või temperatuuri viga on äärmiselt suur.
Seetõttu, ahel joonisel 4 sobib kasutamiseks ainult temperatuuri mõõtmisel ühe temperatuurianduriga ja ei sobi kasutamiseks akutoitel süsteemides. Ja töötav toiteallikas VCC peab olema garanteeritud 5V. Kui toiteallika pinge langeb, väheneb ka energia, mida parasiittoiteallikas saab ammutada, mis suurendab temperatuuri viga.
5.2. DS18B20 parasiittoiteallika tugeva ülestõstetava toiteallika režiimi skeem Täiustatud parasiittoite režiim on näidatud joonisel 5. Selleks, et andur DS18B20 saaks dünaamilise konversioonitsükli ajal piisava voolu, temperatuuri teisendamisel või E2-mällu kopeerimisel, MOSFET-i kasutamine I/O liini otse tõmbamiseks VCC-sse võib tagada piisava voolu. I/O liin tuleb maksimaalselt üle viia tugevasse tõmbeolekusse 10 μS pärast mis tahes käsu andmist, mis hõlmab kopeerimist E2 mällu või temperatuuri muundamise algatamist. Tugev tõmberežiim võib lahendada praeguse toitekatkestuse probleemi, seega sobib see ka mitmepunktiliseks temperatuuri mõõtmiseks. Puuduseks on see, et tugevaks tõmbelülitamiseks kulub see veel ühe I/O pordiliini.
Märkus: Joonisel kujutatud parasiittoite režiimis 4 ja joonis 5, anduri DS18B20 VDD tihvt peab olema ühendatud maandusega.

DALLAS digitaalse temperatuurianduri juhtmestik

Ds18b20 anduri sond + kaabel

Ds18b20 digitaalse anduri pistiku rakmed

5.3. Anduri DS18B20 välise toiteallika režiim

Välise toiteallika režiimis, DS18B20 anduri töötoiteallikas on ühendatud VDD kontaktiga. Sel ajal, I/O liin ei vaja tugevat tõmmet, ja toiteallika ebapiisava voolu probleemi pole, mis tagab teisenduse täpsuse. Samal ajal, suvalise arvu DS18B20 andureid saab teoreetiliselt ühendada siiniga, et moodustada mitmepunktiline temperatuurimõõtmissüsteem. Märkus: Välise toiteallika režiimis, DS18B20 GND viiku ei saa vedelema jätta, vastasel juhul ei saa temperatuuri teisendada ja loetud temperatuur on alati 85°C.
Välise toiteallika meetod on DS18B20 anduri parim töömeetod. Töö on stabiilne ja usaldusväärne, häirevastane võime on tugev, ja ahel on suhteliselt lihtne, nii saab välja töötada stabiilse ja usaldusväärse mitmepunktilise temperatuuri jälgimise süsteemi. Veebihaldur soovitab arenduse ajal kasutada välist toiteallikat. Lõppude lõpuks, seal on ainult üks VCC juhe rohkem kui parasiittoiteallikas. Välise toiteallika režiimis, DS18B20 laia toiteallika pingevahemiku eeliseid saab täielikult ära kasutada. Isegi kui toitepinge VCC langeb 3 V-ni, temperatuuri mõõtmise täpsuse saab siiski tagada.
6. Ettevaatusabinõud DS1820 kasutamisel
Kuigi DS1820-l on lihtsa temperatuuri mõõtmise süsteemi eelised, kõrge temperatuuri mõõtmise täpsus, mugav ühendus, ja võtab vähem liidese ridu, praktilistes rakendustes tuleks tähelepanu pöörata ka järgmistele probleemidele:
6.1. Väikeste riistvarakulude kompenseerimiseks on vaja suhteliselt keerukat tarkvara. Kuna DS1820 ja mikroprotsessori vahel kasutatakse andmeedastust jada, DS1820-le programmeerimise lugemisel ja kirjutamisel, lugemise ja kirjutamise ajastus peab olema rangelt tagatud, muidu temperatuuri mõõtmise tulemusi ei loeta. Kui kasutatakse süsteemi programmeerimiseks kõrgetasemelisi keeli, nagu PL/M ja C, DS1820 tööosa rakendamiseks on kõige parem kasutada montaažikeelt.
6.2. DS1820 asjakohane teave ei maini ühe siiniga ühendatud DS1820 arvu, mis võib kergesti panna inimesed ekslikult uskuma, et DS1820-sid saab ühendada suvalise arvu. Praktilistes rakendustes see nii ei ole. Kui neid on rohkem kui 8 DS1820-d ühel siinil, mikroprotsessori siinijuhi probleem vajab lahendamist. Mitmepunktilise temperatuuri mõõtmise süsteemi projekteerimisel tuleks sellele punktile tähelepanu pöörata.
6.3. DS1820-ga ühendatud siinikaablil on pikkusepiirang. Katse ajal, kui edastuspikkus ületab 50 m, kasutades tavalisi signaalikaableid, loetud temperatuuri mõõtmisandmetes ilmnevad vead. Kui siinikaabel vahetatakse varjestatud keerdpaarkaabli vastu, tavaline sidekaugus võib ulatuda 150 meetrini. Kui kasutatakse varjestatud keerdpaarkaablit, mille keerdu on meetri kohta rohkem, tavapärane sidekaugus pikeneb veelgi. Selle olukorra põhjustab peamiselt siini hajutatud mahtuvuse põhjustatud signaali lainekuju moonutamine. Seetõttu, DS1820 abil temperatuuri kaugmõõtmissüsteemi projekteerimisel, siini hajutatud mahtuvuse ja impedantsi sobitamise probleeme tuleb täielikult arvesse võtta.
6.4. Temperatuuri mõõtmise programmi DS1820 kavandamisel, pärast temperatuuri teisendamise käsu saatmist DS1820-le, programm ootab alati tagasisignaali DS1820-lt. Kui DS1820 kontakt on halb või see on lahti ühendatud, kui programm loeb DS1820, tagasisignaali ei tule ja programm siseneb lõpmatusse ahelasse. Sellele punktile tuleks pöörata tähelepanu ka DS1820 riistvaraühenduse ja tarkvara projekteerimisel. Temperatuuri mõõtmise kaabel on soovitatav varjestatud 4-sooneline keerdpaar. Üks juhtmepaar on ühendatud maandusjuhtme ja signaalijuhtmega, teine rühm on ühendatud VCC ja maandusjuhtmega, ja varjestuskiht on maandatud ühes punktis lähteotsas.