DALLAS Ds18b20 Температурен сензор сонда

Постојат многу видови на сензори, и сензорот за температура DS18B20 произведен од DALLAS е најдобар кога се користи во апликации со висока прецизност и висока доверливост. Ултра мала големина, ултра ниски хардверски трошоци, Силна способност против мешање, висока прецизност, и силните дополнителни функции го прават сензорот DS18B20 попопуларен. Предностите на сензорот DS18B20 се нашиот најдобар избор за учење технологија на микроконтролер и развој на мали производи поврзани со температурата. Разбирањето на принципите на работа и апликациите може да ги прошири вашите идеи за развој на микроконтролер.

Карактеристики на сензорот DS18B20
1. Комуникацијата користи интерфејс 1-Wire
2. Секој сензор DS18B20 има уникатен 64-битен сериски код зачуван во вградениот ROM.
3. Не се потребни надворешни компоненти
4. Може да се напојува од линијата за податоци, а опсегот на напојување е 3.0V ~ 5.5V.
5. Мерливиот температурен опсег е -55℃ ~ +125℃
6. Точноста е ±0,5℃ во опсег од -10~+85℃
7. Резолуцијата на термометарот може да се постави на 9-12 бита. На 12 битови, резолуцијата одговара на 0,0625℃.

Типични методи за поврзување на сензорот DS18B20 во практична примена
1. Типичен метод на поврзување при работа под паразитско напојување
Тајминг со еден автобус
Сензорот DS18B20 користи автобус со 1 жица за да ги пренесе сите податоци на една линија, така што протоколот со една жица има многу строги барања за тајминг за да се обезбеди интегритет на податоците.
Видови сигнали со единечна магистрала: ресетирање на пулсот, присуство пулс, пишуваат 0, пишуваат 1, прочитајте 0, прочитајте 1. Сите овие сигнали освен пулсот на присуство испратен од DS18B20, други сигнали се испраќаат од контролорот на автобусот.
Преносот на податоци секогаш започнува со најмалку значајниот бит.

Време на иницијализација
Низата за иницијализација вклучува ресетирање на сензорот DS18B20 и примање на сигналот за присуство вратен од DS18B20.

Домаќинот треба да го иницијализира пред каква било комуникација со сензорот DS18B20. За време на иницијализацијата, контролорот на автобусот го повлекува автобусот ниско и го држи повеќе од 480 us. Уредот што виси на автобусот ќе се ресетира, потоа пуштете го автобусот, почекај до 15-60ч, во кое време 18B20 ќе врати сигнал за присуство на ниско ниво помеѓу 60-240 us.

Ресетирајте го дијаграмот за време на пулсот и присуството:
Коло за примена на сензорот DS18B20 Системот за мерење температура DS18B20 ги има предностите на едноставниот систем за мерење на температурата, точност на мерење на висока температура, удобно поврзување, и зафаќа помалку интерфејс линии. Следното е дијаграмот на колото за мерење на температурата на сензорот DS18B20 во неколку различни режими на примена:
5.1. Дијаграмот на колото на паразитскиот режим на напојување со сензор DS18B20 е прикажан на слика 4. Во паразитски режим на напојување, DS18B20 црпи енергија од едножичната сигнална линија: енергијата се складира во внатрешниот кондензатор додека сигналната линија DQ е на високо ниво. Кога сигналната линија е на ниско ниво, ја троши моќта на кондензаторот за да работи, а потоа го полни паразитското напојување (кондензатор) додека не дојде високото ниво.
Уникатниот паразитски метод за напојување има три предности:
1) Кога вршите далечинско мерење на температурата, не е потребно локално напојување
2) ROM може да се чита без редовно напојување
3) Колото е поедноставно, користејќи само една влезна/излезна порта за мерење на температурата.
За сензорот DS18B20 да врши точни температурни конверзии, линиите за влез/излез мора да обезбедат обезбедување доволно енергија за време на температурната конверзија. Бидејќи работната струја на секој сензор DS18B20 достигнува 1 mA при конверзија на температурата, кога неколку сензори се закачени на иста В/И линија за мерење на температурата во повеќе точки, 4,7K отпорник за повлекување сам не може да обезбеди доволно енергија. Тоа ќе предизвика температурата да не може да се конвертира или температурната грешка да биде исклучително голема.
Затоа, колото на слика 4 е погоден само за употреба при мерење на температурата со еден сензор за температура и не е погоден за употреба во системи на батерии. И работното напојување VCC мора да се гарантира дека е 5V. Кога ќе падне напонот на напојувањето, се намалува и енергијата што може да ја црпи паразитското напојување, што ќе ја зголеми температурната грешка.
5.2. DS18B20 паразитско напојување дијаграм на колото за режим на напојување со силно повлекување Подобрениот паразитски режим на напојување е прикажан на слика 5. Со цел сензорот DS18B20 да добие доволно струја за време на динамичкиот циклус на конверзија, кога вршите конверзија на температурата или копирање во операцијата на меморијата E2, користењето на MOSFET за директно повлекување на линијата за влез/излез до VCC може да обезбеди доволна струја. Линијата В/И мора да се префрли во состојба на силно повлекување во рок од максимум 10 μS по издавање на која било команда што вклучува копија во меморијата E2 или започнување на температурна конверзија. Режимот на силно повлекување може да го реши проблемот со неуспехот на тековното напојување, па затоа е погоден и за апликации за мерење на температурата во повеќе точки. Недостаток е што зафаќа уште една линија за влез/излез за силно префрлување со повлекување.
Забелешка: Во паразитскиот режим на напојување на Слика 4 и Слика 5, пинот VDD на сензорот DS18B20 мора да биде поврзан со земјата.

DALLAS Дигитален температурен сензор за жици

Сензор сонда Ds18b20 + кабел

Опрема за конектор за дигитален сензор Ds18b20

5.3. Режим за надворешно напојување на сензорот DS18B20

Во режимот на надворешно напојување, Работното напојување на сензорот DS18B20 е поврзано со пинот VDD. Во ова време, на I/O линијата не и треба силно повлекување, и нема проблем со недоволна струја на напојување, што може да обезбеди точност на конверзијата. Во исто време, кој било број на сензори DS18B20 теоретски може да се поврзат со магистралата за да формираат систем за мерење на температурата во повеќе точки. Забелешка: Во режим на надворешно напојување, пинот GND на DS18B20 не може да се остави да лебди, во спротивно температурата не може да се конвертира и температурата за читање е секогаш 85°C.
Методот за надворешно напојување е најдобриот метод на работа на сензорот DS18B20. Работата е стабилна и сигурна, способноста против мешање е силна, а колото е релативно едноставно, па може да се развие стабилен и сигурен систем за следење на температурата со повеќе точки. Веб-администраторот препорачува да користите надворешно напојување за време на развојот. На крајот на краиштата, има само уште еден VCC вод од паразитското напојување. Во режимот на надворешно напојување, предностите на широкиот опсег на напонски напојување на DS18B20 може целосно да се искористат. Дури и ако напонот на напојувањето VCC падне на 3V, сè уште може да се гарантира точноста на мерењето на температурата.
6. Мерки на претпазливост при користење на DS1820
Иако DS1820 ги има предностите на едноставниот систем за мерење на температурата, точност на мерење на висока температура, удобно поврзување, и зафаќа помалку интерфејс линии, треба да се обрне внимание и на следните прашања во практичната примена:
6.1. Малите хардверски трошоци бараат релативно сложен софтвер за да се компензира. Бидејќи серискиот пренос на податоци се користи помеѓу DS1820 и микропроцесорот, при читање и пишување програмирање на DS1820, времето за читање и пишување мора да биде строго загарантирано, во спротивно нема да се читаат резултатите од мерењето на температурата. Кога користите јазици на високо ниво како што се PL/M и C за системско програмирање, најдобро е да се користи асемблерски јазик за да се имплементира оперативниот дел DS1820.
6.2. Релевантните информации за DS1820 не го споменуваат бројот на DS1820 поврзани со еден автобус, што лесно може да ги наведе луѓето погрешно да веруваат дека може да се поврзат било кој број DS1820. Во практични апликации тоа не е случај. Кога има повеќе од 8 DS1820s на еден автобус, треба да се реши проблемот со возачот на автобусот на микропроцесорот. На оваа точка треба да се обрне внимание при дизајнирање на систем за мерење температура со повеќе точки.
6.3. Автобускиот кабел поврзан со DS1820 има ограничување на должината. За време на тестот, кога должината на преносот надминува 50 m со користење на обични сигнални кабли, ќе се појават грешки при читањето на податоците за мерење на температурата. Кога магистралниот кабел се смени во заштитен кабел со искривен пар, нормалното растојание за комуникација може да достигне 150 m. Кога се користи заштитен кабел со искривен пар со повеќе пресврти на метар, нормалното растојание за комуникација дополнително се продолжува. Оваа ситуација е главно предизвикана од изобличувањето на сигналната бранова форма предизвикана од дистрибуираната капацитивност на автобусот. Затоа, при дизајнирање на систем за мерење на температурата на долги растојанија со помош на DS1820, мора целосно да се земат предвид прашањата за совпаѓање со дистрибуираната капацитивност и импедансата.
6.4. Во дизајнот на програмата за мерење температура DS1820, откако ќе испратите команда за конверзија на температурата на DS1820, програмата секогаш го чека повратниот сигнал од DS1820. Откако DS1820 има слаб контакт или е исклучен, кога програмата го чита DS1820, нема да има повратен сигнал и програмата ќе влезе во бесконечна јамка. На оваа точка треба да се посвети одредено внимание при изведување на хардверско поврзување DS1820 и дизајн на софтвер. Се препорачува кабелот за мерење на температурата да биде заштитен со 4-јадрен изопачен пар. Еден пар жици е поврзан со жица за заземјување и сигнална жица, другата група е поврзана со VCC и жица за заземјување, а заштитниот слој е заземјен во една точка на изворниот крај.