DALLAS Ds18b20 temperatūros jutiklio zondas

Yra daugybė jutiklių tipų, o DALLAS pagamintas temperatūros jutiklis DS18B20 yra geriausias, kai naudojamas didelio tikslumo ir didelio patikimumo programose. Itin mažas dydis, itin mažos techninės įrangos išlaidos, stiprus anti-interferencinis gebėjimas, didelio tikslumo, ir stiprios papildomos funkcijos daro DS18B20 jutiklį populiaresnį. DS18B20 jutiklio pranašumai yra geriausias pasirinkimas mokantis mikrovaldiklių technologijos ir kuriant su temperatūra susijusius mažus gaminius. Darbo principų ir taikomųjų programų supratimas gali išplėsti jūsų mikrovaldiklių kūrimo idėjas.

DS18B20 jutiklio savybės
1. Ryšiui naudojama 1 laido sąsaja
2. Kiekvienas DS18B20 jutiklis turi unikalų 64 bitų serijos kodą, saugomą integruotoje ROM.
3. Nereikia jokių išorinių komponentų
4. Jis gali būti maitinamas iš duomenų linijos, ir maitinimo diapazonas yra 3,0 V ~ 5,5 V.
5. Išmatuojamas temperatūros diapazonas yra -55 ℃ ~ +125 ℃
6. Tikslumas yra ±0,5 ℃ diapazone nuo -10 ~ +85 ℃
7. Termometro skiriamąją gebą galima nustatyti į 9–12 bitų. At 12 bitai, skiriamoji geba atitinka 0,0625 ℃.

Tipiški DS18B20 jutiklio prijungimo būdai praktikoje
1. Tipiškas prijungimo būdas dirbant su parazitiniu maitinimo šaltiniu
Vieno autobuso laikas
DS18B20 jutiklis naudoja 1 laido magistralę, kad perduotų visus duomenis vienoje linijoje, todėl vieno laido protokolas turi labai griežtus laiko reikalavimus, kad būtų užtikrintas duomenų vientisumas.
Vienos magistralės signalų tipai: Iš naujo nustatyti impulsą, buvimo pulsas, rašyti 0, rašyti 1, skaityti 0, skaityti 1. Visi šie signalai, išskyrus buvimo impulsą, siunčiamą DS18B20, kitus signalus siunčia magistralės valdiklis.
Duomenų perdavimas visada prasideda nuo mažiausiai reikšmingo bito.

Inicijuojimo laikas
Į inicijavimo seką įeina DS18B20 jutiklio nustatymas iš naujo ir DS18B20 grąžinamo buvimo signalo priėmimas.

Priegloba turi jį inicijuoti prieš bet kokį ryšį su DS18B20 jutikliu. Inicializacijos metu, autobuso valdiklis patraukia autobusą žemai ir išlaiko daugiau nei 480us. Bus iš naujo nustatytas autobuse kabantis įrenginys, tada paleisk autobusą, laukti iki 15-60 val, tuo metu 18B20 grąžins žemo lygio buvimo signalą tarp 60-240us.

Iš naujo nustatyti pulso ir buvimo impulsų laiko diagramą:
DS18B20 jutiklio taikymo grandinė DS18B20 temperatūros matavimo sistema turi paprastos temperatūros matavimo sistemos privalumus, aukšto temperatūros matavimo tikslumas, patogus ryšys, ir užima mažiau sąsajos linijų. Toliau pateikiama DS18B20 jutiklio temperatūros matavimo grandinės schema keliais skirtingais taikymo režimais:
5.1. DS18B20 jutiklio parazitinio maitinimo režimo schema parodyta paveikslėlyje 4. Parazitinio maitinimo režimu, DS18B20 energiją semia iš vieno laido signalo linijos: energija saugoma vidiniame kondensatoriuje, o signalo linija DQ yra aukšto lygio. Kai signalo linija yra žemo lygio, darbui sunaudojama kondensatoriaus galia, ir tada įkrauna parazitinį maitinimo šaltinį (kondensatorius) kol pasieks aukštas lygis.
Unikalus parazitinio maitinimo būdas turi tris privalumus:
1) Atliekant nuotolinį temperatūros matavimą, nereikia vietinio maitinimo šaltinio
2) ROM galima nuskaityti be įprasto maitinimo šaltinio
3) Grandinė paprastesnė, temperatūrai matuoti naudojant tik vieną I/O prievadą.
DS18B20 jutikliui atlikti tikslius temperatūros konvertavimus, įvesties/išvesties linijos turi užtikrinti, kad temperatūros keitimo metu būtų tiekiama pakankamai energijos. Kadangi kiekvieno DS18B20 jutiklio darbinė srovė temperatūros konvertavimo metu pasiekia 1 mA, kai ant tos pačios įvesties/išvesties linijos pakabinami keli jutikliai kelių taškų temperatūros matavimui, vien tik 4,7K traukimo rezistorius negali suteikti pakankamai energijos. Dėl to temperatūros nebus galima konvertuoti arba temperatūros paklaida bus labai didelė.
Todėl, schema paveiksle 4 tinka naudoti tik temperatūros matavimui su vienu temperatūros jutikliu ir netinka naudoti baterijomis maitinamose sistemose. O darbinis maitinimo šaltinis VCC turi būti garantuotas 5V. Kai nukrenta maitinimo įtampa, taip pat mažėja energija, kurią gali gauti parazitinis maitinimo šaltinis, o tai padidins temperatūros paklaidą.
5.2. DS18B20 parazitinio maitinimo šaltinio stipraus ištraukiamo maitinimo režimo grandinės schema Patobulintas parazitinio maitinimo režimas parodytas paveikslėlyje 5. Kad jutiklis DS18B20 gautų pakankamai srovės tiekimo dinaminio konversijos ciklo metu, atliekant temperatūros konvertavimą arba kopijuojant į E2 atminties operaciją, naudojant MOSFET tiesiogiai ištraukti įvesties / išvesties liniją į VCC, gali būti pakankamai srovės. Įvesties / išvesties linija turi būti perkelta į stiprią ištraukimo būseną daugiausiai 10 μS išdavus bet kokią komandą, susijusią su kopijavimu į E2 atmintį arba pradėjus temperatūros keitimą. Stiprus traukimo režimas gali išspręsti srovės tiekimo sutrikimo problemą, todėl jis taip pat tinka kelių taškų temperatūros matavimo programoms. Trūkumas yra tas, kad jis užima dar vieną įvesties / išvesties prievado liniją, kad būtų galima stipriai perjungti.
PASTABA: Parazitinio maitinimo režimu pav 4 ir pav 5, DS18B20 jutiklio VDD kaištis turi būti prijungtas prie žemės.

DALLAS skaitmeninio temperatūros jutiklio laidų rinkinys

Ds18b20 jutiklio zondas + kabelis

Ds18b20 skaitmeninio jutiklio jungties laidai

5.3. DS18B20 jutiklio išorinio maitinimo režimas

Išorinio maitinimo režimu, DS18B20 jutiklio darbinis maitinimo šaltinis yra prijungtas prie VDD kaiščio. Šiuo metu, I/O linijai nereikia stipraus prisitraukimo, ir nėra problemos dėl nepakankamos maitinimo srovės, kuris gali užtikrinti konversijos tikslumą. Tuo pačiu metu, bet koks DS18B20 jutiklių skaičius teoriškai gali būti prijungtas prie magistralės, kad būtų sudaryta kelių taškų temperatūros matavimo sistema. PASTABA: Išorinio maitinimo režimu, DS18B20 GND kaiščio negalima palikti plūduriuoti, kitu atveju temperatūra negali būti konvertuojama ir nuskaitoma temperatūra visada yra 85°C.
Išorinio maitinimo metodas yra geriausias DS18B20 jutiklio veikimo būdas. Darbas stabilus ir patikimas, atsparumas trukdžiams yra stiprus, ir grandinė yra gana paprasta, todėl galima sukurti stabilią ir patikimą kelių taškų temperatūros stebėjimo sistemą. Žiniatinklio valdytojas rekomenduoja kuriant naudoti išorinį maitinimo šaltinį. Juk, yra tik vienas VCC laidas daugiau nei parazitinis maitinimo šaltinis. Išorinio maitinimo režimu, galima visiškai išnaudoti plataus DS18B20 maitinimo įtampos diapazono privalumus. Net jei maitinimo įtampa VCC nukrenta iki 3V, temperatūros matavimo tikslumas vis tiek gali būti garantuotas.
6. Atsargumo priemonės naudojant DS1820
Nors DS1820 turi paprastos temperatūros matavimo sistemos privalumus, aukšto temperatūros matavimo tikslumas, patogus ryšys, ir užima mažiau sąsajos linijų, praktikoje taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos klausimus:
6.1. Norint kompensuoti mažas techninės įrangos išlaidas, reikia palyginti sudėtingos programinės įrangos. Kadangi tarp DS1820 ir mikroprocesoriaus naudojamas nuoseklus duomenų perdavimas, skaitant ir rašant programavimą į DS1820, turi būti griežtai garantuotas skaitymo ir rašymo laikas, kitu atveju temperatūros matavimo rezultatai nebus nuskaitomi. Sistemai programuoti naudojant aukšto lygio kalbas, tokias kaip PL/M ir C, geriausia naudoti surinkimo kalbą, kad būtų įdiegta DS1820 veikimo dalis.
6.2. Atitinkamoje informacijoje apie DS1820 neminimas DS1820, prijungtų prie vienos magistralės, skaičius, Dėl to žmonės gali lengvai klaidingai manyti, kad galima prijungti bet kokį skaičių DS1820. Praktikoje taip nėra. Kai yra daugiau nei 8 DS1820 vienoje magistralėje, reikia išspręsti mikroprocesoriaus magistralės vairuotojo problemą. Į šį tašką reikia atkreipti dėmesį projektuojant kelių taškų temperatūros matavimo sistemą.
6.3. Prie DS1820 prijungto magistralės kabelio ilgis yra ribojamas. Bandymo metu, kai perdavimo ilgis viršija 50 m naudojant įprastus signalo kabelius, nuskaitant temperatūros matavimo duomenis atsiras klaidų. Kai magistralės kabelis pakeičiamas į vytos poros ekranuotą kabelį, įprastas ryšio atstumas gali siekti 150 m. Kai naudojamas vytos poros ekranuotas kabelis, kurio posūkių vienam metrui yra daugiau, įprastas ryšio atstumas dar pailgėja. Šią situaciją daugiausia sukelia signalo bangos formos iškraipymas, kurį sukelia magistralės paskirstyta talpa. Todėl, projektuojant tolimojo temperatūros matavimo sistemą naudojant DS1820, turi būti visapusiškai išnagrinėtos magistralės paskirstytos talpos ir varžos suderinimo problemos.
6.4. Kuriant DS1820 temperatūros matavimo programą, išsiuntus temperatūros keitimo komandą į DS1820, programa visada laukia grįžtamojo signalo iš DS1820. Kai DS1820 kontaktas prastas arba jis atjungtas, kai programa nuskaito DS1820, nebus grįžtamojo signalo ir programa pateks į begalinę kilpą. Šiam punktui taip pat reikia skirti tam tikrą dėmesį atliekant DS1820 aparatinės įrangos prijungimą ir programinės įrangos projektavimą. Rekomenduojama, kad temperatūros matavimo kabelis būtų ekranuotas 4 gyslų vytos poros. Viena laidų pora yra prijungta prie įžeminimo laido ir signalo laido, kita grupė yra prijungta prie VCC ir įžeminimo laido, o ekranavimo sluoksnis yra įžemintas viename taške šaltinio gale.