Pemeriksaan Sensor Suhu DALLAS Ds18b20

Ada banyak jenis sensor, dan sensor suhu DS18B20 yang diproduksi oleh DALLAS adalah yang terbaik bila digunakan dalam aplikasi dengan presisi tinggi dan keandalan tinggi. Ukuran ultra-kecil, overhead perangkat keras yang sangat rendah, kemampuan anti-interferensi yang kuat, presisi tinggi, dan fungsi tambahan yang kuat membuat sensor DS18B20 lebih populer. Keunggulan sensor DS18B20 adalah pilihan terbaik kami untuk mempelajari teknologi mikrokontroler dan mengembangkan produk kecil terkait suhu. Memahami prinsip kerja dan aplikasinya dapat memperluas ide Anda untuk pengembangan mikrokontroler.

Fitur sensor DS18B20
1. Komunikasi menggunakan antarmuka 1-Wire
2. Setiap sensor DS18B20 memiliki kode serial 64-bit unik yang disimpan dalam ROM onboard.
3. Tidak diperlukan komponen eksternal
4. Hal ini dapat didukung dari jalur data, dan rentang catu daya adalah 3.0V ~ 5.5V.
5. Kisaran suhu yang dapat diukur adalah -55℃ ~ +125℃
6. Akurasinya ±0,5℃ dalam kisaran -10~+85℃
7. Resolusi termometer dapat diatur ke 9~12 bit. Pada 12 bit, resolusinya setara dengan 0,0625℃.

Metode koneksi khas sensor DS18B20 dalam aplikasi praktis
1. Metode koneksi yang umum ketika bekerja di bawah catu daya parasit
Waktu bus tunggal
Sensor DS18B20 menggunakan Bus 1-kawat untuk mengirimkan semua data dalam satu jalur, jadi protokol kabel tunggal memiliki persyaratan waktu yang sangat ketat untuk memastikan integritas data.
Jenis sinyal bus tunggal: mengatur ulang pulsa, kehadiran pulsa, menulis 0, menulis 1, membaca 0, membaca 1. Semua sinyal ini kecuali kehadiran pulsa yang dikirim oleh DS18B20, sinyal lain dikirim oleh pengontrol bus.
Transfer data selalu dimulai dengan bit terkecil.

Waktu inisialisasi
Urutan inisialisasi meliputi reset sensor DS18B20 dan penerimaan sinyal kehadiran yang dikembalikan oleh DS18B20.

Tuan rumah perlu menginisialisasinya sebelum berkomunikasi dengan sensor DS18B20. Selama inisialisasi, pengontrol bus menarik bus rendah dan menahannya lebih dari 480us. Perangkat yang tergantung di bus akan direset, lalu lepaskan busnya, tunggu sampai 15-60us, pada saat itu 18B20 akan mengembalikan sinyal kehadiran tingkat rendah antara 60-240us.

Reset pulsa dan diagram waktu kehadiran pulsa:
Rangkaian aplikasi sensor DS18B20 Sistem pengukuran suhu DS18B20 memiliki keunggulan sistem pengukuran suhu sederhana, akurasi pengukuran suhu tinggi, koneksi yang nyaman, dan memakan lebih sedikit jalur antarmuka. Berikut diagram rangkaian pengukuran suhu sensor DS18B20 dalam beberapa mode aplikasi berbeda:
5.1. Diagram rangkaian mode catu daya parasit sensor DS18B20 ditunjukkan pada Gambar 4. Dalam mode catu daya parasit, DS18B20 mengambil energi dari jalur sinyal kabel tunggal: energi disimpan di kapasitor internal sementara garis sinyal DQ berada pada level tinggi. Ketika garis sinyal berada pada level rendah, itu menghabiskan daya pada kapasitor untuk bekerja, dan kemudian mengisi daya catu daya parasit (kapasitor) sampai level tinggi tiba.
Metode catu daya parasit yang unik memiliki tiga manfaat:
1) Saat melakukan pengukuran suhu jarak jauh, tidak diperlukan catu daya lokal
2) ROM dapat dibaca tanpa catu daya biasa
3) Rangkaiannya lebih sederhana, hanya menggunakan satu port I/O untuk mengukur suhu.
Agar sensor DS18B20 melakukan konversi suhu yang akurat, jalur I/O harus memastikan tersedianya energi yang cukup selama konversi suhu. Karena arus operasi setiap sensor DS18B20 mencapai 1mA selama konversi suhu, ketika beberapa sensor digantung pada jalur I/O yang sama untuk pengukuran suhu multi-titik, resistor pull-up 4,7K saja tidak dapat menyediakan energi yang cukup. Hal ini akan menyebabkan suhu tidak dapat dikonversi atau kesalahan suhu menjadi sangat besar.
Karena itu, rangkaian pada Gambar 4 hanya cocok untuk digunakan dalam pengukuran suhu dengan sensor suhu tunggal dan tidak cocok untuk digunakan dalam sistem bertenaga baterai. Dan catu daya VCC yang berfungsi harus dijamin 5V. Ketika tegangan catu daya turun, energi yang dapat diambil oleh catu daya parasit juga berkurang, yang akan meningkatkan kesalahan suhu.
5.2. Diagram rangkaian mode catu daya parasit DS18B20 catu daya pull-up yang kuat Mode catu daya parasit yang ditingkatkan ditunjukkan pada Gambar 5. Agar sensor DS18B20 memperoleh suplai arus yang cukup selama siklus konversi dinamis, saat melakukan konversi suhu atau menyalin ke operasi memori E2, menggunakan MOSFET untuk langsung menarik jalur I/O ke VCC dapat memberikan arus yang cukup. Jalur I/O harus dialihkan ke kondisi pull-up yang kuat dalam waktu maksimum 10 μS setelah mengeluarkan perintah apa pun yang melibatkan penyalinan ke memori E2 atau inisiasi konversi suhu. Mode pull-up yang kuat dapat mengatasi masalah kegagalan pasokan saat ini, sehingga cocok juga untuk aplikasi pengukuran suhu multi titik. Kerugiannya adalah memerlukan satu jalur port I/O lagi untuk peralihan pull-up yang kuat.
Catatan: Dalam mode catu daya parasit pada Gambar 4 dan Gambar 5, pin VDD sensor DS18B20 harus dihubungkan ke ground.

Rangkaian Kabel Sensor Suhu Digital DALLAS

Pemeriksaan sensor DS18b20 + kabel

Rangkaian konektor sensor digital DS18b20

5.3. Mode catu daya eksternal sensor DS18B20

Dalam mode catu daya eksternal, catu daya kerja sensor DS18B20 terhubung ke pin VDD. Saat ini, jalur I/O tidak memerlukan pull-up yang kuat, dan tidak ada masalah arus catu daya yang tidak mencukupi, Yang dapat memastikan akurasi konversi. Pada saat yang sama, sejumlah sensor DS18B20 secara teoritis dapat dihubungkan ke bus untuk membentuk sistem pengukuran suhu multi-titik. Catatan: Dalam mode catu daya eksternal, pin GND DS18B20 tidak bisa dibiarkan mengambang, jika tidak, suhu tidak dapat dikonversi dan suhu baca selalu 85°C.
Metode catu daya eksternal adalah metode kerja terbaik sensor DS18B20. Pekerjaannya stabil dan dapat diandalkan, kemampuan anti-interferensinya kuat, dan rangkaiannya relatif sederhana, sehingga sistem pemantauan suhu multi-titik yang stabil dan andal dapat dikembangkan. Webmaster menyarankan Anda menggunakan catu daya eksternal selama pengembangan. Bagaimanapun, hanya ada satu kabel VCC lebih banyak daripada catu daya parasit. Dalam mode catu daya eksternal, keuntungan dari rentang tegangan catu daya yang luas dari DS18B20 dapat dimanfaatkan sepenuhnya. Sekalipun tegangan catu daya VCC turun menjadi 3V, akurasi pengukuran suhu masih dapat dijamin.
6. Tindakan pencegahan saat menggunakan DS1820
Meskipun DS1820 memiliki kelebihan pada sistem pengukuran suhu yang sederhana, akurasi pengukuran suhu tinggi, koneksi yang nyaman, dan memakan lebih sedikit jalur antarmuka, isu-isu berikut juga harus diperhatikan dalam penerapan praktis:
6.1. Overhead perangkat keras yang kecil memerlukan perangkat lunak yang relatif kompleks untuk mengimbanginya. Karena transmisi data serial digunakan antara DS1820 dan mikroprosesor, saat membaca dan menulis pemrograman ke DS1820, waktu membaca dan menulis harus dijamin secara ketat, jika tidak, hasil pengukuran suhu tidak akan terbaca. Saat menggunakan bahasa tingkat tinggi seperti PL/M dan C untuk pemrograman sistem, yang terbaik adalah menggunakan bahasa rakitan untuk mengimplementasikan bagian operasi DS1820.
6.2. Informasi yang relevan tentang DS1820 tidak menyebutkan jumlah DS1820 yang terhubung ke satu bus, yang dapat dengan mudah membuat orang secara keliru percaya bahwa sejumlah DS1820 dapat dihubungkan. Dalam penerapan praktis hal ini tidak terjadi. Ketika ada lebih dari 8 DS1820s dalam satu bus, masalah driver bus mikroprosesor perlu diselesaikan. Hal ini harus diperhatikan ketika merancang sistem pengukuran suhu multi-titik.
6.3. Kabel bus yang terhubung ke DS1820 memiliki batasan panjang. Selama ujian, ketika panjang transmisi melebihi 50m menggunakan kabel sinyal biasa, akan terjadi kesalahan pada pembacaan data pengukuran suhu. Ketika kabel bus diubah menjadi kabel berpelindung twisted pair, jarak komunikasi normal bisa mencapai 150m. Ketika kabel berpelindung pasangan terpilin dengan lebih banyak lilitan per meter digunakan, jarak komunikasi normal semakin diperpanjang. Situasi ini terutama disebabkan oleh distorsi bentuk gelombang sinyal yang disebabkan oleh kapasitansi terdistribusi bus. Karena itu, saat merancang sistem pengukuran suhu jarak jauh menggunakan DS1820, masalah pencocokan kapasitansi dan impedansi terdistribusi bus harus dipertimbangkan sepenuhnya.
6.4. Dalam perancangan program pengukuran suhu DS1820, setelah mengirimkan perintah konversi suhu ke DS1820, program selalu menunggu sinyal kembali dari DS1820. Setelah DS1820 memiliki kontak yang buruk atau terputus, ketika program membaca DS1820, tidak akan ada sinyal kembali dan program akan memasuki loop tak terbatas. Hal ini juga harus mendapat perhatian khusus saat melakukan koneksi perangkat keras dan desain perangkat lunak DS1820. Disarankan agar kabel pengukur suhu dilindungi pasangan terpilin 4 inti. Sepasang kabel dihubungkan ke kabel ground dan kabel sinyal, grup lainnya terhubung ke VCC dan kabel ground, dan lapisan pelindung dibumikan pada satu titik di ujung sumber.