Dalasas DS18B20 temperatūras sensora zonde

Ir daudz veidu sensoru, un DALLAS ražotais temperatūras sensors DS18B20 ir labākais, ja to izmanto augstas precizitātes un augstas uzticamības lietojumos. Īpaši mazs izmērs, īpaši zemas aparatūras virs galvas, Spēcīga pret mijiedarbību spēja, augsta precizitāte, un spēcīgas papildu funkcijas padara DS18B20 sensoru populārāku. DS18B20 sensora priekšrocības ir mūsu labākā izvēle mikrokontrolleru tehnoloģiju apguvei un ar temperatūru saistītu mazu produktu izstrādei.. Izpratne par darba principiem un lietojumprogrammām var paplašināt jūsu idejas mikrokontrollera attīstībai.

Sensora DS18B20 īpašības
1. Saziņai tiek izmantots 1 vada interfeiss
2. Katram DS18B20 sensoram ir unikāls 64 bitu sērijas kods, kas tiek saglabāts iebūvētajā ROM..
3. Nav nepieciešami ārēji komponenti
4. To var darbināt no datu līnijas, un barošanas avota diapazons ir 3,0 V ~ 5,5 V.
5. Mērāmais temperatūras diapazons ir -55℃ ~ +125℃
6. Precizitāte ir ±0,5 ℃ diapazonā no -10 ~ + 85 ℃
7. Termometra izšķirtspēju var iestatīt uz 9 ~ 12 bitiem. Pie 12 biti, izšķirtspēja atbilst 0,0625 ℃.

Tipiskas DS18B20 sensora savienojuma metodes praktiskā lietošanā
1. Tipiska savienojuma metode, strādājot zem parazitāras barošanas avota
Viena autobusa kustības laiks
DS18B20 sensors izmanto 1 vadu kopni, lai pārsūtītu visus datus vienā līnijā, tāpēc viena vada protokolam ir ļoti stingras laika prasības, lai nodrošinātu datu integritāti.
Viena kopnes signālu veidi: atiestatīt impulsu, klātbūtnes pulss, rakstīt 0, rakstīt 1, lasīt 0, lasīt 1. Visi šie signāli, izņemot klātbūtnes impulsu, ko sūta DS18B20, citus signālus sūta kopnes kontrolleris.
Datu pārsūtīšana vienmēr sākas ar vismazāko bitu.

Inicializācijas laiks
Inicializācijas secībā ietilpst DS18B20 sensora atiestatīšana un DS18B20 atgrieztā klātbūtnes signāla saņemšana.

Pirms saziņas ar DS18B20 sensoru saimniekdatoram tas ir jāinicializē. Inicializācijas laikā, autobusa kontrolieris pavelk autobusu zemu un notur to vairāk nekā 480us. Ierīce, kas karājas autobusā, tiks atiestatīta, tad atlaid autobusu, pagaidiet līdz 15-60, Šajā laikā 18B20 atgriezīs zema līmeņa klātbūtnes signālu no 60 līdz 240 us.

Atiestatīt impulsa un klātbūtnes impulsa laika diagrammu:
DS18B20 sensora pielietojuma ķēde DS18B20 temperatūras mērīšanas sistēmai ir vienkāršas temperatūras mērīšanas sistēmas priekšrocības, augstas temperatūras mērījumu precizitāte, ērts savienojums, un aizņem mazāk interfeisa līniju. Tālāk ir sniegta DS18B20 sensora temperatūras mērīšanas shēmas shēma vairākos dažādos pielietojuma režīmos:
5.1. DS18B20 sensora parazitārās barošanas režīma shēma ir parādīta attēlā 4. Parazitārā barošanas režīmā, DS18B20 ņem enerģiju no viena vada signāla līnijas: enerģija tiek uzkrāta iekšējā kondensatorā, kamēr signāla līnija DQ ir augstā līmenī. Kad signāla līnija ir zemā līmenī, tas patērē kondensatora jaudu, lai strādātu, un pēc tam uzlādē parazītu barošanas avotu (kondensators) līdz ierodas augstais līmenis.
Unikālajai parazitārās barošanas avota metodei ir trīs priekšrocības:
1) Veicot attālinātu temperatūras mērīšanu, nav nepieciešams vietējais barošanas avots
2) ROM var nolasīt bez regulāras barošanas avota
3) Ķēde ir vienkāršāka, temperatūras mērīšanai izmanto tikai vienu I/O portu.
DS18B20 sensoram, lai veiktu precīzu temperatūras pārveidošanu, I/O līnijām jānodrošina pietiekama enerģija temperatūras pārveidošanas laikā. Tā kā katra DS18B20 sensora darba strāva temperatūras pārveidošanas laikā sasniedz 1mA, kad vairāki sensori ir piekārti vienā I/O līnijā vairāku punktu temperatūras mērīšanai, 4,7K uzvilkšanas rezistors viens pats nevar nodrošināt pietiekami daudz enerģijas. Tā rezultātā temperatūru nevarēs pārveidot vai temperatūras kļūda būs ārkārtīgi liela.
Tāpēc, shēma attēlā 4 ir piemērots tikai temperatūras mērīšanai ar vienu temperatūras sensoru un nav piemērots izmantošanai ar akumulatoru darbināmās sistēmās. Un darba barošanas avotam VCC jāgarantē 5V. Kad strāvas padeves spriegums samazinās, samazinās arī enerģija, ko var uzņemt parazitārais barošanas avots, kas palielinās temperatūras kļūdu.
5.2. DS18B20 parazitārās barošanas avota spēcīgas pievilkšanas barošanas režīma shēmas shēma Uzlabotais parazitārās barošanas avota režīms ir parādīts attēlā 5. Lai sensors DS18B20 iegūtu pietiekamu strāvas padevi dinamiskā pārveidošanas cikla laikā, veicot temperatūras pārveidošanu vai kopēšanu uz E2 atmiņas darbību, izmantojot MOSFET, lai tieši ievilktu I/O līniju uz VCC, var nodrošināt pietiekamu strāvu. I/O līnija ir jāpārslēdz uz spēcīgu uzvilkšanas stāvokli, nepārsniedzot 10 μS pēc jebkuras komandas izdošanas, kas ietver kopēšanu uz E2 atmiņu vai temperatūras pārveidošanas uzsākšanu. Spēcīgais pievilkšanas režīms var atrisināt strāvas padeves atteices problēmu, tāpēc tas ir piemērots arī vairāku punktu temperatūras mērīšanas lietojumiem. Trūkums ir tāds, ka tas aizņem vēl vienu I/O porta līniju spēcīgai pārslēgšanai.
Atzīmēt: Attēla parazitārās barošanas režīmā 4 un attēls 5, sensora DS18B20 VDD tapai jābūt savienotai ar zemi.

Dalasas digitālās temperatūras sensora vadu instalācija

Ds18b20 sensora zonde + kabelis

Ds18b20 digitālā sensora savienotāja instalācija

5.3. Sensora DS18B20 ārējā barošanas režīms

Ārējā barošanas avota režīmā, DS18B20 sensora darba barošanas avots ir pievienots VDD kontaktam. Šajā laikā, I/O līnijai nav nepieciešama spēcīga pievilkšanās, un nav problēmas ar nepietiekamu strāvas padeves strāvu, kas var nodrošināt konversijas precizitāti. Tajā pašā laikā, Jebkuru skaitu DS18B20 sensoru teorētiski var savienot ar kopni, lai izveidotu vairāku punktu temperatūras mērīšanas sistēmu. Atzīmēt: Ārējā barošanas avota režīmā, DS18B20 GND tapu nevar atstāt peldošu, pretējā gadījumā temperatūru nevar pārveidot, un nolasītā temperatūra vienmēr ir 85°C.
Ārējās barošanas avota metode ir labākā sensora DS18B20 darba metode. Darbs ir stabils un uzticams, prettraucējumu spēja ir spēcīga, un ķēde ir salīdzinoši vienkārša, tādējādi var izveidot stabilu un uzticamu vairāku punktu temperatūras uzraudzības sistēmu. Tīmekļa pārzinis izstrādes laikā iesaka izmantot ārēju barošanas avotu. Galu galā, ir tikai viens VCC vads vairāk nekā parazitārais barošanas bloks. Ārējā barošanas avota režīmā, DS18B20 plašā barošanas sprieguma diapazona priekšrocības var pilnībā izmantot. Pat ja strāvas padeves spriegums VCC nokrītas līdz 3V, temperatūras mērījumu precizitāti joprojām var garantēt.
6. Piesardzības pasākumi, lietojot DS1820
Lai gan DS1820 ir vienkāršas temperatūras mērīšanas sistēmas priekšrocības, augstas temperatūras mērījumu precizitāte, ērts savienojums, un aizņem mazāk interfeisa līniju, praktiskajā pielietojumā uzmanība jāpievērš arī šādiem jautājumiem:
6.1. Nelielu aparatūras izmaksu kompensēšanai ir nepieciešama salīdzinoši sarežģīta programmatūra. Tā kā starp DS1820 un mikroprocesoru tiek izmantota seriālā datu pārraide, lasot un rakstot programmēšanu uz DS1820, ir stingri jāgarantē lasīšanas un rakstīšanas laiks, pretējā gadījumā temperatūras mērījumu rezultāti netiks nolasīti. Izmantojot sistēmas programmēšanai augsta līmeņa valodas, piemēram, PL/M un C, vislabāk ir izmantot montāžas valodu, lai ieviestu DS1820 darbības daļu.
6.2. Attiecīgajā informācijā par DS1820 nav minēts to DS1820 skaits, kas savienotas ar vienu kopni., kas var viegli likt cilvēkiem maldīgi domāt, ka var pievienot jebkuru skaitu DS1820. Praktiski tas tā nav. Kad ir vairāk nekā 8 DS1820s vienā autobusā, jāatrisina mikroprocesora kopnes vadītāja problēma. Šim punktam jāpievērš uzmanība, izstrādājot daudzpunktu temperatūras mērīšanas sistēmu.
6.3. Kopnes kabelim, kas pievienots DS1820, ir garuma ierobežojums. Pārbaudes laikā, ja pārraides garums pārsniedz 50 m, izmantojot parastos signāla kabeļus, nolasītajos temperatūras mērījumu datos radīsies kļūdas. Kad kopnes kabelis tiek nomainīts uz vītā pāra ekranētu kabeli, parastais sakaru attālums var sasniegt 150 m. Ja tiek izmantots vītā pāra ekranēts kabelis ar vairāk pagriezienu uz vienu metru, parastais sakaru attālums tiek vēl vairāk pagarināts. Šo situāciju galvenokārt izraisa signāla viļņu formas kropļojumi, ko izraisa kopnes sadalītā kapacitāte. Tāpēc, projektējot tālsatiksmes temperatūras mērīšanas sistēmu, izmantojot DS1820, pilnībā jāapsver kopnes sadalītās kapacitātes un pretestības atbilstības problēmas.
6.4. Temperatūras mērīšanas programmas DS1820 projektēšanā, pēc temperatūras pārveidošanas komandas nosūtīšanas uz DS1820, programma vienmēr gaida atgriešanās signālu no DS1820. Kad DS1820 ir vājš kontakts vai tas ir atvienots, kad programma nolasa DS1820, nebūs atgriešanās signāla un programma ieies bezgalīgā cilpā. Šim punktam arī jāpievērš īpaša uzmanība, veicot DS1820 aparatūras savienojumu un programmatūras projektēšanu. Ieteicams, lai temperatūras mērīšanas kabelis būtu ekranēts ar 4 dzīslu vītā pāra. Viens vadu pāris ir savienots ar zemējuma vadu un signāla vadu, otra grupa ir savienota ar VCC un zemējuma vadu, un ekranēšanas slānis ir iezemēts vienā punktā avota galā.