Сензор температуре ДС18Б20 повезан на МЦУ

ДС18Б20 Увод знања о сензору температуре
ДС18Б20 је најчешће коришћен дигитални сензор температуре. Емитује дигиталне сигнале, има карактеристике мале величине, мали хардверски трошкови, јака способност против сметњи, висока прецизност, и широко се користи.

Дигитална температурна сонда ДС18Б20 обезбеђује 9 до 12 бит

Водоотпорна ДС18Б20 сензорска сонда

ТПЕ Овермолдинг ИП68 водоотпорни ДС18Б20 сензор

Увод у сензор температуре ДС18Б20
Техничке карактеристике:
①. Јединствени режим једножичног интерфејса. Када је ДС18Б20 повезан са микропроцесором, само 1 жица је потребна за реализацију двосмерне комуникације између микропроцесора и ДС18Б20.
②. Опсег мерења температуре -55℃～+125℃, инхерентна грешка мерења температуре 1℃.
③. Подржава функцију умрежавања са више тачака. Више ДС18Б20 може се повезати паралелно на само три жице, а највише од 8 могу бити повезани паралелно да би се остварило мерење температуре у више тачака. Ако је број превелик, напон напајања ће бити пренизак, што резултира нестабилним преносом сигнала.
④. Радно напајање: 3.0~5.5В/ДЦ (може се користити паразитско напајање линије података).
⑤. Током употребе нису потребне периферне компоненте.
⑥. Резултати мерења се преносе серијски у 9~12-битном дигиталном облику.
⑦. Пречник заштитне цеви од нерђајућег челика је Φ6.
⑧. Погодан је за мерење температуре разних средњих индустријских цевовода ДН15~25, ДН40~ДН250 и опрема у уским просторима.
⑨. Стандардни навоји за уградњу М10Кс1, М12Кс1.5, Г1/2” су опциони.
⑩. ПВЦ кабл је директно повезан или је прикључена немачка куглична разводна кутија, што је погодно за повезивање са другом електричном опремом.

ДС18Б20 принцип времена читања и писања и мерења температуре:
Принцип мерења температуре ДС18Б20 је приказан на слици 1. Температура мало утиче на фреквенцију осциловања кристалног осцилатора са ниским температурним коефицијентом на слици, и користи се за генерисање импулсног сигнала фиксне фреквенције који се шаље на бројач 1. Фреквенција осциловања кристалног осцилатора са високим температурним коефицијентом значајно се мења са температуром, а генерисани сигнал се користи као импулсни улаз бројача 2. Цоунтер 1 и регистар температуре су унапред подешени на основну вредност која одговара -55℃. Цоунтер 1 одузима импулсни сигнал који генерише кристални осцилатор са ниским температурним коефицијентом. Када је унапред подешена вредност бројача 1 своди се на 0, вредност регистра температуре ће се повећати за 1, и унапред подешен бројач 1 биће поново учитано. Цоунтер 1 поново почиње да броји импулсни сигнал који генерише кристални осцилатор са ниским температурним коефицијентом, а циклус се наставља до бројача 2 рачуна се на 0, заустављање акумулације вредности регистра температуре. У овом тренутку, вредност у регистру температуре је измерена температура. Акумулатор нагиба се користи за компензацију и корекцију нелинеарности у процесу мерења температуре, а његов излаз се користи за корекцију унапред подешене вредности бројача 1.

Слика 1 је како следи:

Шема повезивања ДС18Б20 и МЦУ

2. Дијаграм повезивања ДС18Б20 и МЦУ

Дефиниција пин параметра ДС18Б20

3. ДС18Б20 пин дефиниција:

ДК: Улаз/излаз података. 1-жични интерфејс отвореног одвода. Такође може да обезбеди напајање уређаја када се користи у режиму паразитског напајања ВДД: позитивно напајање ГНД: уземљење снаге 4. Увод у интерну анализу ДС18Б20:

Анализа и увођење унутрашње структуре ДС18Б20

Горња слика приказује блок дијаграм ДС18Б20, а 64-битни РОМ чува јединствени серијски код уређаја. Меморија бафера садржи 2 бајтова температурних регистара који чувају дигитални излаз температурног сензора. Додатно, бафер меморија омогућава приступ 1-бајтним горњим и доњим регистрима окидача аларма (ТХ и ТЛ) и 1-бајтне конфигурационе регистре. Регистар конфигурације омогућава кориснику да подеси резолуцију температуре у дигиталну конверзију 9, 10, 11, или 12 битс. ТХ, ТЛ, а конфигурациони регистри су непроменљиви (ЕЕПРОМ), тако да ће задржати податке када је уређај искључен. ДС18Б20 користи Макимов јединствени 1-вире бус протокол, који користи контролни сигнал. Контролна линија захтева слаб отпорник за повлачење јер су сви уређаји повезани на магистралу преко порта са 3 стања или отвореног одвода (ДК пин у случају ДС18Б20). У овом систему сабирнице микропроцесор (мајстор) користи јединствени 64-битни код за сваки уређај. Зато што сваки уређај има јединствени код, број уређаја који се могу адресирати на једној магистрали је практично неограничен.

Формат регистра температуре

Дијаграм формата регистра температуре ДС18Б20

Однос температура/подаци

ДС18Б20 Однос температуре-подаци

Операција алармни сигнал

Након што ДС18Б20 изврши конверзију температуре, он упоређује вредност температуре са кориснички дефинисаном вредношћу окидача комплемента аларма за два која је ускладиштена у 1-бајтним ТХ и ТЛ регистрима. Бит предзнака показује да ли је вредност позитивна или негативна: позитивно С=0, негативан С=1. ТХ и ТЛ регистри су непроменљиви (ЕЕПРОМ) и стога нису нестабилни када је уређај искључен. ТХ и ТЛ се може приступити преко бајтова 2 и 3 сећања.
ТХ и ТЛ формат регистра:

ДС18Б20 регистри конфигурације

Шематски дијаграм напајања ДС18Б20 помоћу екстерног напајања

Шематски дијаграм коришћења екстерног напајања за напајање ДС18Б20

64-битни ласерски меморијски код само за читање:

ДС18Б20 64-битни ласерски меморијски код само за читање

Сваки ДС18Б20 садржи јединствени 64-битни код ускладиштен у РОМ-у. Најмање значајно 8 битови РОМ кода садрже једножични код породице ДС18Б20: 28х. Следећи 48 битови садрже јединствени серијски број. Најзначајнији 8 битови садрже цикличну проверу редунданције (ЦРЦ) бајт, који се рачуна од првог 56 битове РОМ кода.

ДС18Б20 Мапа меморије

Мапа меморије ДС18Б20

Регистар конфигурације:

Слика 2

ДС18Б20 регистри конфигурације

Бите 4 меморије садржи регистар конфигурације, који је организован као што је приказано на слици 2. Корисник може подесити резолуцију конверзије ДС18Б20 користећи битове Р0 и Р1 овде као што је приказано у табели 2. Подразумеване вредности по укључењу за ове битове су Р0 = 1 и Р1 = 1 (12-битна резолуција). Имајте на уму да постоји директна веза између резолуције и времена конверзије. Бит 7 и битови 0 до 4 у регистру конфигурације су резервисани за интерну употребу уређаја и не могу се заменити.

Табле 2 Конфигурација резолуције термометра

ДС18Б20 Конфигурација резолуције термометра

ЦРЦ Генератион

ЦРЦ бајт је део ДС18Б20 64-битног РОМ кода и налази се у 9. бајту бележнице. РОМ код ЦРЦ се рачуна од првог 56 битова РОМ кода и налази се у најзначајнијем бајту РОМ-а. ЦРЦ бележнице се израчунава на основу података сачуваних у бележници, па се мења када се промене подаци у блоку за писање. ЦРЦ обезбеђује хосту магистрале методу верификације података приликом читања података са ДС18Б20. Након провере да ли су подаци исправно прочитани, мастер магистрале мора поново израчунати ЦРЦ из примљених података и затим упоредити ту вредност са РОМ кодом ЦРЦ (за читање РОМ-а) или ЦРЦ бележнице (за читање у бележници). Ако се израчунати ЦРЦ поклапа са прочитаним ЦРЦ, подаци су исправно примљени. Одлука да се упореде вредности ЦРЦ-а и да се настави је у потпуности на дискрецији главног магистрале. Унутар ДС18Б20 нема кола које ће спречити извршење командне секвенце ако:
ДС18Б20 ЦРЦ (РОМ или бележница) не одговара вредности коју генерише мастер магистрале.
Еквивалентна полиномска функција за ЦРЦ је:
ЦРЦ = Кс8 + Кс5 + Кс4 + 1
Мастер магистрале може поново израчунати ЦРЦ и упоредити га са ЦРЦ вредношћу ДС18Б20 помоћу:
Генератор полинома је приказан на слици 3. Коло укључује померајући регистар и иихуо капије, а битови регистра померања се иницијализују на 0. Најмањи значајан бит РОМ кода или најмањи битни бит бајта 0 у бележници треба померати у регистар померања један по један. Након померања у биту 56 из РОМ-а или најзначајнијег бита бајта 7 из бележнице, генератор полинома ће садржати поново израчунати ЦРЦ. Следеће, 8-битни РОМ код или ЦРЦ сигнал у бележници ДС18Б20 морају бити пребачени у коло. У овом тренутку, ако је прерачунати ЦРЦ тачан, регистар померања ће бити све 0с.

Слика 3: ЦРЦ Генератор

ДС18Б20 ЦРЦ дијаграм процеса генератора

У. Приступ ДС18Б20:
Редослед приступа ДС18Б20 је следећи:
Корак 1. Иницијализација;

Корак 2. РОМ команда (након чега следи свака неопходна размена података);

Корак 3. Команда функције ДС18Б20 (након чега следи свака неопходна размена података);

Напомена: Ова секвенца се прати сваки пут када се приступи ДС18Б20, јер ДС18Б20 неће реаговати ако било који корак у низу недостаје или није у реду. Изузетак од овог правила је РОМ за претрагу [Ф0х] и Претрага аларма [Ецх] команде. Након издавања ове две РОМ команде, домаћин се мора вратити на корак 1 у низу.
(Горњи увод је преведен из званичног приручника)

РОМ Цомманд
1, Прочитајте РОМ [33х]
2, Матцх РОМ [55х]
3, Прескочи РОМ [ЦЦх]
4, Претрага аларма [Ецх]

Команда функције ДС18Б20
1, Цонверт Температуре [44х]
2, Врите Сцратцхпад (Меморија) [4Ех]
3, Прочитајте Сцратцхпад (Меморија) [БЕх]
4, Копирај Сцратцхпад (Меморија [48х]
5, Поново пробудите Е2 [Б8х]
6, Реад Повер [Б4х]

(За детаљан опис горе наведених команди, погледајте званични приручник)

ВИ. Приступ ДС18Б20 Тајминг
Током процеса иницијализације, мастер магистрале шаље импулс за ресетовање (ТКС) низак ниво за најмање 480µс повлачењем 1-Вире магистрале. Онда, мастер сабирнице отпушта сабирницу и улази у режим пријема (РКС). Након пуштања аутобуса, 5кΩ пулл-уп отпорник повлачи 1-Вире сабирницу високо. Када ДС18Б20 детектује ову растућу ивицу, чека 15µс до 60µс, а затим шаље импулс присутности повлачењем 1-Вире магистрале ниског нивоа за 60µс до 240µс.

Тајминг иницијализације:

Постоје две врсте временских интервала за писање: “Напиши 1” временских термина и “Напиши 0” временских слотова. Аутобус користи Врите 1 временски термин за писање логике 1 на ДС18Б20 и Врите 0 временски термин за писање логике 0 на ДС18Б20. Сви временски интервали писања морају трајати најмање 60 µс са временом опоравка од најмање 1 µс између појединачних временских интервала писања. Обе врсте временских слота за упис иницира се тако што мастер повлачи 1-Вире магистралу ниско (види слику 14). Да бисте генерисали Врите 1 временски слот, након повлачења 1-Вире магистрале ниско, мастер магистрале мора отпустити 1-Вире сабирницу у року од 15 µс. Након пуштања аутобуса, 5кΩ пулл-уп отпорник повлачи сабирницу високо. Генеришите а
Пишите 0 временски слот, након повлачења 1-Вире линије ниско, мастер магистрале мора наставити да држи сабирницу ниско за време трајања временског слота (најмање 60µс). ДС18Б20 узоркује 1-Вире магистралу у року од 15 µс до 60 µс након што мастер покрене временски слот за писање. Ако је сабирница висока током периода узорковања, а 1 је уписан на ДС18Б20. Ако је линија ниска, а 0 је уписан на ДС18Б20.
Напомена: Временски слот је део серијског самомултиплексирања информација о временском интервалу посвећеном једном каналу.
Слика 14 је како следи:

ДС18Б20 временске слотове за писање покреће домаћин да повуче 1-Вире магистралу на ниски ниво

Читање времена:
ДС18Б20 може да шаље податке хосту само када хост изда временски слот за читање. Стога, хост мора да генерише временски слот за читање одмах након издавања команде за читање меморије [БЕх] или Реад Повер Суппли [Б4х] команду како би ДС18Б20 обезбедио потребне податке. Алтернативно, хост може да генерише временски слот за читање након издавања Цонверт Т [44х] или Позовите Е2 [Б8х] команду да сазнате статус. Сви временски интервали читања морају трајати најмање 60 µс са минималним временом опоравка од 1 µс између временских слотова. Временски слот за читање иницира се тако што мастер повуче 1-Вире магистралу ниско да би је задржао на ниском нивоу најмање 1 µс и затим отпусти магистралу (види слику 14). Након што мастер започне временски слот за читање, ДС18Б20 ће почети да шаље 1 или 0 на магистралу. ДС18Б20 шаље а 1 држећи аутобус високо и шаље а 0 повлачењем аутобуса ниско. Када је а 0 се шаље, ДС18Б20 ослобађа сабирницу држећи је високо. Временски слот се завршава и сабирница се враћа у стање високог мировања помоћу отпорника за повлачење.

ДС18Б20 Детаљно читање хоста 1 Временски слот

ДС18Б20 Препоручено читање хоста 1 временски слот