Датчик датчика температуры Dallas DS18B20

Существует много типов датчиков, а датчик температуры DS18B20 производства DALLAS является лучшим при использовании в высокоточных и высоконадежных приложениях.. Ультра-мрачный размер, Ультра-низкие аппаратные накладные расходы, сильная антиинтерференционная способность, высокая точность, и сильные дополнительные функции делают датчик DS18B20 более популярным. Преимущества датчика DS18B20 — наш лучший выбор для изучения технологии микроконтроллеров и разработки небольших продуктов, связанных с температурой.. Понимание принципов работы и приложений может расширить ваши идеи для разработки микроконтроллера.

Особенности датчика DS18B20
1. Для связи используется интерфейс 1-Wire.
2. Каждый датчик DS18B20 имеет уникальный 64-битный серийный код, хранящийся во встроенном ПЗУ..
3. Никаких внешних компонентов не требуется
4. Он может питаться от линии передачи данных, И диапазон питания составляет 3,0 В ~ 5,5 В..
5. Диапазон измеряемых температур составляет -55 ℃ ~ + 125 ℃.
6. Точность составляет ±0,5℃ в диапазоне -10~+85℃.
7. Разрешение термометра может быть установлено на 9 ~ 12 бит.. В 12 биты, разрешение соответствует 0,0625℃.

Типичные способы подключения датчика DS18B20 в практическом применении
1. Типичный метод подключения при работе с паразитным питанием
Тайминг одного автобуса
Датчик DS18B20 использует 1-проводную шину для передачи всех данных по одной линии., поэтому однопроводной протокол предъявляет очень строгие требования к времени для обеспечения целостности данных..
Типы сигналов одиночной шины: импульс сброса, пульс присутствия, писать 0, писать 1, читать 0, читать 1. Все эти сигналы, кроме импульса присутствия, посылаемого DS18B20., другие сигналы отправляются контроллером шины.
Передача данных всегда начинается с младшего бита..

Время инициализации
Последовательность инициализации включает в себя сброс датчика DS18B20 и получение сигнала присутствия, возвращаемого DS18B20..

Хосту необходимо инициализировать его перед любой связью с датчиком DS18B20.. Во время инициализации, контроллер шины понижает уровень шины и удерживает ее более 480 мкс. Устройство, висящее на шине, будет перезагружено, затем отпусти автобус, подожди до 15-60мс, в это время 18B20 вернет сигнал присутствия низкого уровня в диапазоне 60-240 мкс..

Временная диаграмма импульса сброса и импульса присутствия:
Схема применения датчика DS18B20. Система измерения температуры DS18B20 имеет преимущества простой системы измерения температуры., высокая точность измерения температуры, удобное соединение, и занимает меньше строк интерфейса. Ниже представлена принципиальная схема измерения температуры датчика DS18B20 в нескольких различных режимах применения.:
5.1. Принципиальная схема режима паразитного питания датчика DS18B20 представлена на рисунке. 4. В режиме паразитического питания, DS18B20 получает энергию из однопроводной сигнальной линии.: энергия сохраняется во внутреннем конденсаторе, пока сигнальная линия DQ находится на высоком уровне. Когда линия сигнала находится на низком уровне, для работы он потребляет мощность конденсатора, а затем заряжает паразитный источник питания (конденсатор) пока не достигнет высокого уровня.
Уникальный метод паразитного электропитания имеет три преимущества::
1) При выполнении дистанционного измерения температуры, не требуется местный источник питания
2) ПЗУ можно прочитать без штатного питания
3) Схема проще, использование только одного порта ввода-вывода для измерения температуры.
Чтобы датчик DS18B20 выполнял точное преобразование температуры, Линии ввода-вывода должны обеспечивать подачу достаточной энергии во время преобразования температуры.. Поскольку рабочий ток каждого датчика DS18B20 при преобразовании температуры достигает 1 мА., когда несколько датчиков подвешиваются на одну линию ввода-вывода для многоточечного измерения температуры, подтягивающий резистор 4,7 кОм сам по себе не может обеспечить достаточно энергии. Это приведет к невозможности преобразования температуры или к очень большой температурной погрешности..
Поэтому, схема на рисунке 4 подходит только для измерения температуры с помощью одного датчика температуры и не подходит для использования в системах с батарейным питанием.. И рабочий источник питания VCC должен быть гарантированно 5 В.. Когда напряжение источника питания падает, энергия, которую может потреблять паразитный источник питания, также уменьшается, что увеличит погрешность температуры.
5.2. Схема паразитного источника питания DS18B20 с сильным подтягивающим режимом питания. Улучшенный режим паразитного питания показан на рисунке. 5. Чтобы датчик DS18B20 получал достаточный ток во время цикла динамического преобразования, при выполнении преобразования температуры или операции копирования в память E2, использование MOSFET для прямого подключения линии ввода-вывода к VCC может обеспечить достаточный ток. Линия ввода-вывода должна быть переведена в состояние сильного подтягивания в течение максимум 10 мкс после подачи любой команды, связанной с копированием в память E2 или началом преобразования температуры.. Режим сильного подтягивания может решить проблему сбоя питания., поэтому он также подходит для многоточечных измерений температуры.. Недостаток заключается в том, что требуется еще одна линия порта ввода-вывода для сильного переключения с подтягиванием напряжения..
Примечание: В режиме паразитного питания, показанном на рис. 4 и рисунок 5, вывод VDD датчика DS18B20 должен быть подключен к земле.

Dallas цифровой жгут датчика датчика температуры

Датчик-зонд DS18b20 + кабель

Жгут разъемов цифрового датчика DS18b20

5.3. Режим внешнего питания датчика DS18B20

Во внешнем режиме питания, Рабочий источник питания датчика DS18B20 подключен к выводу VDD.. В это время, линия ввода/вывода не нуждается в сильном подтягивании, и нет проблемы недостаточного тока источника питания, который может обеспечить точность преобразования. В то же время, к шине теоретически можно подключить любое количество датчиков DS18B20 для формирования многоточечной системы измерения температуры.. Примечание: В режиме внешнего питания, вывод GND DS18B20 нельзя оставлять плавающим, в противном случае температура не может быть преобразована, и считываемая температура всегда равна 85°C..
Метод внешнего источника питания является лучшим методом работы датчика DS18B20.. Работа стабильна и надежна, способность защиты от помех сильна, и схема относительно проста, поэтому можно разработать стабильную и надежную многоточечную систему мониторинга температуры.. Веб-мастер рекомендует использовать внешний источник питания во время разработки.. После всего, имеется только один вывод VCC больше, чем у паразитного источника питания.. Во внешнем режиме питания, преимущества широкого диапазона напряжения питания DS18B20 могут быть полностью использованы. Даже если напряжение источника питания VCC упадет до 3В, точность измерения температуры по-прежнему может быть гарантирована.
6. Меры предосторожности при использовании DS1820
Хотя DS1820 имеет преимущества простой системы измерения температуры., высокая точность измерения температуры, удобное соединение, и занимает меньше строк интерфейса, в практическом применении также следует обратить внимание на следующие вопросы::
6.1. Небольшие аппаратные затраты требуют для компенсации относительно сложного программного обеспечения.. Поскольку между DS1820 и микропроцессором используется последовательная передача данных, при чтении и записи программирования на DS1820, время чтения и записи должно быть строго гарантировано, в противном случае результаты измерения температуры не будут считаны. При использовании языков высокого уровня, таких как PL/M и C, для системного программирования., лучше всего использовать язык ассемблера для реализации операционной части DS1820..
6.2. В соответствующей информации о DS1820 не упоминается количество DS1820, подключенных к одной шине., что может легко заставить людей ошибочно полагать, что можно подключить любое количество DS1820.. В практических приложениях это не так.. Когда их больше, чем 8 DS1820 на одной шине, проблема с драйвером шины микропроцессора должна быть решена. На этот момент следует обратить внимание при проектировании многоточечной системы измерения температуры..
6.3. Кабель шины, подключенный к DS1820, имеет ограничение по длине.. Во время теста, когда длина передачи превышает 50 м с использованием обычных сигнальных кабелей, возникнут ошибки при считывании данных измерения температуры. При замене кабеля шины на экранированный кабель витой пары, нормальное расстояние связи может достигать 150 м. При использовании экранированного кабеля витая пара с большим количеством витков на метр, нормальное расстояние связи еще больше увеличивается. Эта ситуация в основном вызвана искажением формы сигнала, вызванным распределенной емкостью шины.. Поэтому, при проектировании системы измерения температуры на больших расстояниях с использованием DS1820, необходимо полностью учитывать вопросы согласования распределенной емкости и импеданса шины..
6.4. В конструкции программы измерения температуры DS1820, после отправки команды преобразования температуры на DS1820, программа всегда ждет ответного сигнала от DS1820. Если у DS1820 плохой контакт или он отключен, когда программа читает DS1820, обратного сигнала не будет и программа войдёт в бесконечный цикл. Этому моменту также следует уделить определенное внимание при подключении оборудования DS1820 и разработке программного обеспечения.. Рекомендуется использовать кабель измерения температуры экранированной 4-жильной витой пары.. Одна пара проводов подключается к заземляющему проводу и сигнальному проводу., другая группа подключена к VCC и заземляющему проводу, а экранирующий слой заземлен в одной точке на конце источника.