DALLAS Ds18b20 temperatursensorprobe

Det finnes mange typer sensorer, og DS18B20-temperatursensoren produsert av DALLAS er den beste når den brukes i høypresisjons- og pålitelighetsapplikasjoner. Ultra liten størrelse, ultralav maskinvare overhead, sterk anti-interferens evne, høy presisjon, og sterke tilleggsfunksjoner gjør DS18B20-sensoren mer populær. Fordelene med DS18B20-sensoren er vårt beste valg for å lære mikrokontrollerteknologi og utvikle temperaturrelaterte små produkter. Å forstå arbeidsprinsippene og applikasjonene kan utvide ideene dine for utvikling av mikrokontroller.

Funksjoner av DS18B20 sensor
1. Kommunikasjon bruker 1-Wire-grensesnitt
2. Hver DS18B20-sensor har en unik 64-bits seriell kode lagret i den innebygde ROMen.
3. Ingen eksterne komponenter kreves
4. Den kan få strøm fra datalinjen, og strømforsyningsområdet er 3.0V ~ 5.5V.
5. Det målbare temperaturområdet er -55℃ ~ +125℃
6. Nøyaktigheten er ±0,5 ℃ i området -10~+85 ℃
7. Termometeroppløsningen kan settes til 9~12 bits. På 12 biter, oppløsningen tilsvarer 0,0625 ℃.

Typiske tilkoblingsmetoder for DS18B20-sensor i praktiske applikasjoner
1. Typisk tilkoblingsmetode ved arbeid under parasittisk strømforsyning
Enkel busstiming
DS18B20-sensoren bruker 1-tråds buss for å overføre alle data på én linje, så enkelttrådsprotokollen har svært strenge tidskrav for å sikre dataintegritet.
Enkel busssignaltyper: tilbakestille puls, tilstedeværelsespuls, skrive 0, skrive 1, lese 0, lese 1. Alle disse signalene bortsett fra tilstedeværelsespulsen sendt av DS18B20, andre signaler sendes av busskontrolleren.
Dataoverføring starter alltid med den minst signifikante biten.

Initialiseringstiming
Initialiseringssekvensen inkluderer tilbakestilling av DS18B20-sensor og mottak av tilstedeværelsessignalet returnert av DS18B20.

Verten må initialisere den før kommunikasjon med DS18B20-sensoren. Under initialisering, busskontrolleren trekker bussen lavt og holder den i mer enn 480us. Enheten som henger på bussen vil bli tilbakestilt, slipp deretter bussen, vent til kl 15-60, på hvilket tidspunkt 18B20 vil returnere et lavnivå tilstedeværelsessignal mellom 60-240us.

Tilbakestill puls- og tilstedeværelsespulstidsdiagram:
DS18B20 sensorapplikasjonskrets DS18B20 temperaturmålesystem har fordelene med enkelt temperaturmålesystem, høy temperaturmålingsnøyaktighet, praktisk tilkobling, og tar opp mindre grensesnittlinjer. Følgende er temperaturmålingskretsdiagrammet for DS18B20-sensoren i flere forskjellige applikasjonsmoduser:
5.1. Kretsskjemaet for DS18B20 sensor parasittisk strømforsyningsmodus er vist i figuren 4. I parasittisk strømforsyningsmodus, DS18B20 henter energi fra entrådssignallinjen: energien lagres i den interne kondensatoren mens signallinjen DQ er på et høyt nivå. Når signallinjen er på et lavt nivå, den bruker strømmen på kondensatoren for å fungere, og lader deretter den parasittiske strømforsyningen (kondensator) til det høye nivået kommer.
Den unike parasittiske strømforsyningsmetoden har tre fordeler:
1) Når du utfører ekstern temperaturmåling, ingen lokal strømforsyning er nødvendig
2) ROM kan leses uten vanlig strømforsyning
3) Kretsen er enklere, bruker bare én I/O-port for å måle temperatur.
For at DS18B20-sensoren skal utføre nøyaktige temperaturkonverteringer, I/O-linjene må sørge for tilstrekkelig energi under temperaturkonverteringen. Siden driftsstrømmen til hver DS18B20-sensor når 1mA under temperaturkonvertering, når flere sensorer henges på samme I/O-linje for flerpunkts temperaturmåling, 4,7K pull-up motstanden alene kan ikke gi nok energi. Det vil føre til at temperaturen ikke kan konverteres eller at temperaturfeilen blir ekstremt stor.
Derfor, kretsen i figuren 4 er kun egnet for bruk i temperaturmåling med en enkelt temperatursensor og er ikke egnet for bruk i batteridrevne systemer. Og den fungerende strømforsyningen VCC må garantert være 5V. Når strømforsyningsspenningen faller, energien som den parasittiske strømforsyningen kan trekke avtar også, som vil øke temperaturfeilen.
5.2. DS18B20 parasittisk strømforsyning sterk pull-up strømforsyningsmodus kretsdiagram Den forbedrede parasittiske strømforsyningsmodusen er vist i figur 5. For at DS18B20-sensoren skal oppnå tilstrekkelig strømforsyning under den dynamiske konverteringssyklusen, når du utfører temperaturkonvertering eller kopiering til E2-minneoperasjonen, å bruke en MOSFET for å trekke I/O-linjen direkte til VCC kan gi tilstrekkelig strøm. I/O-linjen må overføres til sterk opptrekkstilstand innen maks 10 μS etter å ha utstedt en kommando som involverer en kopi til E2-minne eller initiering av en temperaturkonvertering. Den sterke opptrekksmodusen kan løse problemet med strømforsyningssvikt, så den er også egnet for flerpunkts temperaturmålingsapplikasjoner. Ulempen er at den tar opp en I/O-portlinje til for sterk pull-up-svitsjing.
Note: I den parasittiske strømforsyningsmodusen i figur 4 og figur 5, VDD-pinnen til DS18B20-sensoren må kobles til jord.

DALLAS digital temperatursensor ledningsnett

Ds18b20 sensorsonde + kabel

Ds18b20 digital sensorkontaktsele

5.3. Ekstern strømforsyningsmodus for DS18B20-sensor

I ekstern strømforsyningsmodus, DS18B20-sensorens arbeidsstrømforsyning er koblet til VDD-pinnen. På dette tidspunktet, I/O-linjen trenger ikke en sterk pull-up, og det er ikke noe problem med utilstrekkelig strømforsyning, som kan sikre konverteringsnøyaktigheten. Samtidig, et hvilket som helst antall DS18B20-sensorer kan teoretisk kobles til bussen for å danne et flerpunkts temperaturmålesystem. Note: I ekstern strømforsyningsmodus, GND-pinnen til DS18B20 kan ikke stå flytende, ellers kan ikke temperaturen konverteres og avlesningstemperaturen er alltid 85°C.
Den eksterne strømforsyningsmetoden er den beste arbeidsmetoden til DS18B20-sensoren. Arbeidet er stabilt og pålitelig, anti-interferensevnen er sterk, og kretsen er relativt enkel, slik at et stabilt og pålitelig flerpunkts temperaturovervåkingssystem kan utvikles. Webmasteren anbefaler at du bruker en ekstern strømforsyning under utviklingen. Tross alt, det er bare én VCC-ledning mer enn den parasittiske strømforsyningen. I ekstern strømforsyningsmodus, fordelene med det brede spenningsområdet for strømforsyningen til DS18B20 kan utnyttes fullt ut. Selv om strømforsyningsspenningen VCC synker til 3V, temperaturmålingsnøyaktigheten kan fortsatt garanteres.
6. Forholdsregler ved bruk av DS1820
Selv om DS1820 har fordelene med enkelt temperaturmålingssystem, høy temperaturmålingsnøyaktighet, praktisk tilkobling, og tar opp mindre grensesnittlinjer, Følgende problemstillinger bør også tas hensyn til i praktiske applikasjoner:
6.1. Små maskinvareoverhead krever relativt kompleks programvare for å kompensere. Siden seriell dataoverføring brukes mellom DS1820 og mikroprosessoren, når du leser og skriver programmering til DS1820, lese- og skrivetidspunktet må være strengt garantert, ellers vil ikke temperaturmålingsresultatene bli lest. Ved bruk av høynivåspråk som PL/M og C for systemprogrammering, det er best å bruke assemblerspråk for å implementere DS1820-driftsdelen.
6.2. Den relevante informasjonen om DS1820 nevner ikke antall DS1820-er koblet til en enkelt buss, som lett kan få folk til å feilaktig tro at et hvilket som helst antall DS1820-er kan kobles til. I praktiske applikasjoner er dette ikke tilfelle. Når det er flere enn 8 DS1820s på en enkelt buss, busdriverproblemet til mikroprosessoren må løses. Dette punktet bør tas hensyn til når du designer et flerpunkts temperaturmålesystem.
6.3. Busskabelen koblet til DS1820 har en lengdebegrensning. Under testen, når overføringslengden overstiger 50m ved bruk av vanlige signalkabler, feil vil oppstå i temperaturmålingsdataene som er lest. Når busskabelen byttes til en tvunnet par skjermet kabel, normal kommunikasjonsavstand kan nå 150m. Når det brukes en tvunnet-par skjermet kabel med flere vridninger per meter, den normale kommunikasjonsavstanden forlenges ytterligere. Denne situasjonen er hovedsakelig forårsaket av forvrengning av signalbølgeformen forårsaket av bussdistribuert kapasitans. Derfor, når du designer et system for langdistansetemperaturmåling ved bruk av DS1820, problemene med bussdistribuert kapasitans og impedanstilpasning må vurderes fullt ut.
6.4. I utformingen av DS1820 temperaturmåleprogrammet, etter å ha sendt en temperaturkonverteringskommando til DS1820, programmet venter alltid på retursignalet fra DS1820. Når en DS1820 har dårlig kontakt eller er koblet fra, når programmet leser DS1820, det vil ikke være noe retursignal og programmet vil gå inn i en uendelig sløyfe. Dette punktet bør også gis en viss oppmerksomhet når du utfører DS1820 maskinvaretilkobling og programvaredesign. Det anbefales at temperaturmålekabelen er skjermet 4-leder tvunnet par. Ett par ledninger er koblet til jordledningen og signalledningen, den andre gruppen er koblet til VCC og jordledning, og skjermingslaget er jordet ved et enkelt punkt ved kildeenden.