پروب سنسور دما DALLAS Ds18b20

انواع مختلفی از سنسورها وجود دارد, و سنسور دما DS18B20 تولید شده توسط DALLAS بهترین زمانی است که در کاربردهای با دقت و قابلیت اطمینان بالا استفاده شود.. اندازه فوق العاده کوچک, سربار سخت افزار بسیار کم, توانایی ضد تداخل قوی, دقت بالا, و عملکردهای اضافی قوی باعث محبوبیت بیشتر حسگر DS18B20 شده است. مزایای سنسور DS18B20 بهترین انتخاب ما برای یادگیری فناوری میکروکنترلر و توسعه محصولات کوچک مرتبط با دما است.. درک اصول کار و برنامه های کاربردی می تواند ایده های شما را برای توسعه میکروکنترلر گسترش دهد.

ویژگی های سنسور DS18B20
1. ارتباطات از رابط 1-Wire استفاده می کند
2. هر سنسور DS18B20 دارای یک کد سریال منحصر به فرد 64 بیتی است که در رام آنبورد ذخیره شده است..
3. بدون نیاز به اجزای خارجی
4. می توان آن را از خط داده تغذیه کرد, و محدوده منبع تغذیه 3.0 ~ 5.5 ولت است.
5. محدوده دمای قابل اندازه گیری -55 ℃ ~ + 125 ℃ است
6. دقت ± 0.5 ℃ در محدوده -10 ~ 85 ℃ است
7. وضوح دماسنج را می توان روی 9 تا 12 بیت تنظیم کرد. در 12 بیت ها, وضوح مطابق با 0.0625 ℃ است.

روش های اتصال معمولی سنسور DS18B20 در کاربردهای عملی
1. روش اتصال معمولی هنگام کار تحت منبع تغذیه انگلی
زمان بندی تک اتوبوس
سنسور DS18B20 از گذرگاه 1 سیمی برای انتقال تمام داده ها در یک خط استفاده می کند, بنابراین پروتکل تک سیم برای اطمینان از یکپارچگی داده ها، الزامات زمان بندی بسیار دقیقی دارد.
انواع سیگنال تک اتوبوس: ریست پالس, نبض حضور, نوشتن 0, نوشتن 1, خواندن 0, خواندن 1. همه این سیگنال ها به جز پالس حضور ارسال شده توسط DS18B20, سیگنال های دیگر توسط کنترل کننده اتوبوس ارسال می شود.
انتقال داده همیشه با کمترین بیت مهم شروع می شود.

زمان بندی اولیه سازی
توالی اولیه شامل تنظیم مجدد حسگر DS18B20 و دریافت سیگنال حضور برگشتی توسط DS18B20 است..

میزبان باید قبل از هرگونه ارتباط با سنسور DS18B20 آن را مقداردهی اولیه کند. در طول مقداردهی اولیه, کنترلر اتوبوس اتوبوس را به سمت پایین می کشد و آن را برای بیش از 480 us نگه می دارد. دستگاه معلق در اتوبوس بازنشانی خواهد شد, سپس اتوبوس را رها کنید, تا ساعت 15-60 صبر کنید, در آن زمان 18B20 یک سیگنال حضور سطح پایین بین 60-240 us برمی گرداند..

ریست کردن پالس و نمودار زمان‌بندی پالس حضور:
مدار کاربرد سنسور DS18B20 سیستم اندازه گیری دما DS18B20 دارای مزایای سیستم اندازه گیری دما ساده است., دقت اندازه گیری دمای بالا, اتصال راحت, و خطوط رابط کمتری را اشغال می کند. در زیر نمودار مدار اندازه گیری دما سنسور DS18B20 در چندین حالت کاربردی مختلف آورده شده است:
5.1. نمودار مدار حالت منبع تغذیه انگلی حسگر DS18B20 در شکل نشان داده شده است 4. در حالت منبع تغذیه انگلی, DS18B20 انرژی را از خط سیگنال تک سیم می گیرد: انرژی در خازن داخلی ذخیره می شود در حالی که خط سیگنال DQ در سطح بالایی قرار دارد. زمانی که خط سیگنال در سطح پایینی قرار دارد, برای کار کردن، توان خازن را مصرف می کند, و سپس منبع تغذیه انگلی را شارژ می کند (خازن) تا رسیدن به سطح بالا.
روش منحصر به فرد منبع تغذیه انگلی سه مزیت دارد:
1) هنگام انجام اندازه گیری دما از راه دور, هیچ منبع تغذیه محلی مورد نیاز نیست
2) رام بدون منبع تغذیه معمولی قابل خواندن است
3) مدار ساده تر است, با استفاده از تنها یک پورت I/O برای اندازه گیری دما.
برای سنسور DS18B20 برای انجام تبدیل دقیق دما, خطوط ورودی/خروجی باید از تامین انرژی کافی در طول تبدیل دما اطمینان حاصل کنند. از آنجایی که جریان عملیاتی هر سنسور DS18B20 در هنگام تبدیل دما به 1 میلی آمپر می رسد, هنگامی که چندین سنسور برای اندازه گیری دمای چند نقطه ای روی یک خط I/O یکسان آویزان شده اند, مقاومت 4.7K به تنهایی نمی تواند انرژی کافی را تامین کند. باعث می شود که دما قابل تبدیل نباشد یا خطای دما بسیار زیاد باشد.
از این رو, مدار در شکل 4 فقط برای استفاده در اندازه گیری دما با یک سنسور دما مناسب است و برای استفاده در سیستم های باتری دار مناسب نیست. و VCC منبع تغذیه کار باید 5 ولت تضمین شود. هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه کاهش می یابد, انرژی که منبع تغذیه انگلی می تواند جذب کند نیز کاهش می یابد, که باعث افزایش خطای دما خواهد شد.
5.2. منبع تغذیه انگلی DS18B20 نمودار مدار حالت منبع تغذیه با کشش قوی حالت منبع تغذیه انگلی بهبود یافته در شکل نشان داده شده است. 5. برای اینکه حسگر DS18B20 جریان کافی را در طول چرخه تبدیل دینامیکی به دست آورد, هنگام انجام تبدیل دما یا کپی کردن در عملیات حافظه E2, استفاده از ماسفت برای کشیدن مستقیم خط I/O به VCC می تواند جریان کافی را تامین کند. خط ورودی/خروجی باید در حداکثر حداکثر به حالت کشش قوی منتقل شود 10 μS پس از صدور هر فرمانی که شامل یک کپی در حافظه E2 یا شروع تبدیل دما باشد.. حالت کشش قوی می تواند مشکل خرابی منبع فعلی را حل کند, بنابراین برای کاربردهای اندازه گیری دمای چند نقطه ای نیز مناسب است. نقطه ضعف آن این است که یک خط پورت ورودی/خروجی دیگر را برای سوئیچینگ pull-up قوی اشغال می کند.
توجه داشته باشید: در حالت منبع تغذیه انگلی شکل 4 و شکل 5, پایه VDD سنسور DS18B20 باید به زمین وصل شود.

دسته سیم سنسور دمای دیجیتال دالاس

پروب سنسور Ds18b20 + کابل

دسته اتصال سنسور دیجیتال Ds18b20

5.3. حالت منبع تغذیه خارجی سنسور DS18B20

در حالت منبع تغذیه خارجی, منبع تغذیه سنسور DS18B20 به پین VDD متصل است. در این زمان, خط I/O نیازی به کشش قوی ندارد, و مشکلی از جریان ناکافی منبع تغذیه وجود ندارد, که می تواند دقت تبدیل را تضمین کند. در همان زمان, هر تعداد سنسور DS18B20 از نظر تئوری می تواند به اتوبوس متصل شود تا یک سیستم اندازه گیری دما چند نقطه ای را تشکیل دهد.. توجه داشته باشید: در حالت منبع تغذیه خارجی, پین GND DS18B20 نمی تواند شناور بماند, در غیر این صورت دما قابل تبدیل نیست و دمای خوانده شده همیشه 85 درجه سانتیگراد است.
روش منبع تغذیه خارجی بهترین روش کار سنسور DS18B20 است. کار پایدار و قابل اعتماد است, توانایی ضد تداخل قوی است, و مدار نسبتا ساده است, بنابراین می توان یک سیستم پایش دمای چند نقطه ای پایدار و قابل اعتماد ایجاد کرد. مدیر وب سایت توصیه می کند در طول توسعه از منبع تغذیه خارجی استفاده کنید. پس از همه, تنها یک سرب VCC بیشتر از منبع تغذیه انگلی وجود دارد. در حالت منبع تغذیه خارجی, از مزایای دامنه وسیع ولتاژ منبع تغذیه DS18B20 می توان به طور کامل استفاده کرد. حتی اگر ولتاژ منبع تغذیه VCC به 3 ولت کاهش یابد, دقت اندازه گیری دما هنوز هم قابل تضمین است.
6. اقدامات احتیاطی هنگام استفاده از DS1820
اگرچه DS1820 دارای مزایای سیستم اندازه گیری دما ساده است, دقت اندازه گیری دمای بالا, اتصال راحت, و خطوط رابط کمتری را اشغال می کند, موارد زیر نیز باید در کاربردهای عملی مورد توجه قرار گیرد:
6.1. سربار سخت افزار کوچک برای جبران نیاز به نرم افزار نسبتاً پیچیده ای دارد. از آنجایی که انتقال داده سریال بین DS1820 و ریزپردازنده استفاده می شود, هنگام خواندن و نوشتن برنامه نویسی به DS1820, زمان خواندن و نوشتن باید کاملاً تضمین شود, در غیر این صورت نتایج اندازه گیری دما خوانده نمی شود. هنگام استفاده از زبان های سطح بالا مانند PL/M و C برای برنامه نویسی سیستم, بهتر است از زبان اسمبلی برای پیاده سازی قسمت عملیاتی DS1820 استفاده کنید.
6.2. اطلاعات مربوط به DS1820 به تعداد DS1820 های متصل به یک باس اشاره نمی کند., که ممکن است به راحتی باعث شود افراد به اشتباه تصور کنند که هر تعداد DS1820 را می توان متصل کرد. در کاربردهای عملی اینطور نیست. زمانی که بیشتر از 8 DS1820s در یک اتوبوس, مشکل راننده اتوبوس ریزپردازنده باید حل شود. در طراحی سیستم اندازه گیری دمای چند نقطه ای باید به این نکته توجه کرد.
6.3. کابل باس متصل به DS1820 دارای محدودیت طول است. در طول آزمون, زمانی که طول انتقال با استفاده از کابل های سیگنال معمولی از 50 متر بیشتر شود, در خواندن داده های اندازه گیری دما خطاهایی رخ می دهد. هنگامی که کابل اتوبوس به یک کابل شیلددار جفت پیچ خورده تغییر می کند, فاصله معمولی ارتباطی می تواند به 150 متر برسد. هنگامی که یک کابل محافظ جفت پیچ خورده با پیچش بیشتر در هر متر استفاده می شود, فاصله معمولی ارتباط بیشتر طولانی تر می شود. این وضعیت عمدتاً ناشی از اعوجاج شکل موج سیگنال ناشی از ظرفیت توزیع شده باس است.. از این رو, هنگام طراحی یک سیستم اندازه گیری درجه حرارت از راه دور با استفاده از DS1820, ظرفیت باس توزیع شده و مسائل تطبیق امپدانس باید به طور کامل در نظر گرفته شود.
6.4. در طراحی برنامه اندازه گیری دما DS1820, پس از ارسال فرمان تبدیل دما به DS1820, برنامه همیشه منتظر سیگنال بازگشت از DS1820 است. هنگامی که یک DS1820 تماس ضعیفی دارد یا قطع می شود, وقتی برنامه DS1820 را می خواند, هیچ سیگنال بازگشتی وجود نخواهد داشت و برنامه وارد یک حلقه بی نهایت می شود. هنگام اجرای اتصال سخت افزاری و طراحی نرم افزاری DS1820 نیز باید به این نکته توجه خاصی داشت. توصیه می شود کابل اندازه گیری دما دارای محافظ 4 هسته ای جفت پیچ خورده باشد. یک جفت سیم به سیم زمین و سیم سیگنال متصل است, گروه دیگر به VCC و سیم زمین متصل است, و لایه محافظ در یک نقطه در انتهای منبع زمین شده است.