DALLAS Ds18b20 temperatursensorsond

Det finns många typer av sensorer, och temperatursensorn DS18B20 tillverkad av DALLAS är den bästa när den används i applikationer med hög precision och hög tillförlitlighet. Ultra liten storlek, ultralåg hårdvaruoverhead, stark anti-interferensförmåga, hög precision, och starka tilläggsfunktioner gör DS18B20-sensorn mer populär. Fördelarna med DS18B20-sensorn är vårt bästa val för att lära sig mikrokontrollerteknik och utveckla temperaturrelaterade små produkter. Att förstå arbetsprinciperna och tillämpningarna kan bredda dina idéer för utveckling av mikrokontroller.

Funktioner hos DS18B20-sensor
1. Kommunikation använder 1-Wire-gränssnitt
2. Varje DS18B20-sensor har en unik 64-bitars seriell kod lagrad i det inbyggda ROM-minnet.
3. Inga externa komponenter krävs
4. Den kan drivas från datalinjen, och strömförsörjningsområdet är 3.0V ~ 5.5V.
5. Det mätbara temperaturområdet är -55℃ ~ +125℃
6. Noggrannheten är ±0,5 ℃ i intervallet -10~+85 ℃
7. Termometerupplösningen kan ställas in på 9~12 bitar. På 12 bitar, upplösningen motsvarar 0,0625 ℃.

Typiska anslutningsmetoder för DS18B20-sensorn i praktiska tillämpningar
1. Typisk anslutningsmetod vid arbete med parasitisk strömförsörjning
Tidtagning för en buss
DS18B20-sensorn använder en 1-trådsbuss för att överföra all data på en linje, så enkeltrådsprotokollet har mycket strikta tidskrav för att säkerställa dataintegritet.
Enkelbussignaltyper: återställ pulsen, närvaropuls, skriva 0, skriva 1, läsa 0, läsa 1. Alla dessa signaler utom närvaropulsen som skickas av DS18B20, andra signaler skickas av bussstyrenheten.
Dataöverföringen börjar alltid med den minst signifikanta biten.

Initialiseringstidpunkt
Initieringssekvensen inkluderar återställning av DS18B20-sensorn och mottagning av närvarosignalen som returneras av DS18B20.

Värden måste initiera den innan någon kommunikation med DS18B20-sensorn. Under initiering, bussstyrenheten drar bussen lågt och håller den i mer än 480us. Enheten som hänger på bussen kommer att återställas, släpp sedan bussen, vänta till kl 15-60, vid vilken tidpunkt 18B20 kommer att returnera en lågnivånärvarosignal mellan 60-240us.

Återställ puls- och närvaropulstidsdiagram:
DS18B20 sensorapplikationskrets DS18B20 temperaturmätningssystem har fördelarna med ett enkelt temperaturmätningssystem, hög temperaturmätningsnoggrannhet, bekväm anslutning, och tar upp mindre gränssnittslinjer. Följande är temperaturmätningskretsschemat för DS18B20-givaren i flera olika applikationslägen:
5.1. Kretsschemat för DS18B20-sensorns parasitiska strömförsörjningsläge visas i figuren 4. I parasitisk strömförsörjningsläge, DS18B20 drar energi från entrådssignallinjen: energin lagras i den interna kondensatorn medan signalledningen DQ är på en hög nivå. När signalledningen är på en låg nivå, den förbrukar ström på kondensatorn för att fungera, och laddar sedan parasitströmförsörjningen (kondensator) tills den höga nivån kommer.
Den unika parasitiska strömförsörjningsmetoden har tre fördelar:
1) När du utför fjärrmätning av temperatur, ingen lokal strömförsörjning krävs
2) ROM kan läsas utan vanlig strömförsörjning
3) Kretsen är enklare, använder endast en I/O-port för att mäta temperatur.
För att DS18B20-sensorn ska utföra exakta temperaturomvandlingar, I/O-ledningarna måste säkerställa att tillräcklig energi tillhandahålls under temperaturomvandlingen. Eftersom driftströmmen för varje DS18B20-sensor når 1mA under temperaturomvandling, när flera sensorer hängs på samma I/O-linje för flerpunktstemperaturmätning, 4,7K pull-up-motståndet ensamt kan inte ge tillräckligt med energi. Det kommer att göra att temperaturen inte går att konvertera eller att temperaturfelet blir extremt stort.
Därför, kretsen i figuren 4 är endast lämplig för användning vid temperaturmätning med en enda temperatursensor och är inte lämplig för användning i batteridrivna system. Och den fungerande strömförsörjningen VCC måste garanteras vara 5V. När strömförsörjningsspänningen sjunker, energin som den parasitära kraftkällan kan dra minskar också, vilket kommer att öka temperaturfelet.
5.2. DS18B20 parasitisk strömförsörjning stark pull-up strömförsörjningsläge kretsschema Det förbättrade parasitiska strömförsörjningsläget visas i figur 5. För att DS18B20-sensorn ska få tillräcklig strömtillförsel under den dynamiska omvandlingscykeln, när du utför temperaturkonvertering eller kopiering till E2-minnet, att använda en MOSFET för att direkt dra I/O-ledningen till VCC kan ge tillräcklig ström. I/O-linjen måste övergå till ett starkt uppdragstillstånd inom max 10 μS efter att ha utfärdat ett kommando som involverar en kopia till E2-minnet eller initiering av en temperaturomvandling. Det starka pull-up-läget kan lösa problemet med strömförsörjningsfel, så det är också lämpligt för flerpunktstemperaturmätning. Nackdelen är att den tar upp ytterligare en I/O-portlinje för stark pull-up-växling.
Notera: I det parasitiska strömförsörjningsläget i figur 4 och figur 5, VDD-stiftet på DS18B20-sensorn måste anslutas till jord.

DALLAS digital temperatursensor ledningsnät

Ds18b20 sensorsond + kabel

Ds18b20 digital sensorkontaktkabelkabel

5.3. Externt strömförsörjningsläge för DS18B20-sensor

I läget för extern strömförsörjning, DS18B20-sensorns arbetsströmförsörjning är ansluten till VDD-stiftet. Just nu, I/O-linjen behöver inte en stark pull-up, och det finns inga problem med otillräcklig strömförsörjning, vilket kan säkerställa omvandlingsnoggrannheten. Samtidigt, valfritt antal DS18B20-sensorer kan teoretiskt anslutas till bussen för att bilda ett flerpunkts temperaturmätningssystem. Notera: I extern strömförsörjningsläge, GND-stiftet på DS18B20 kan inte lämnas flytande, annars kan temperaturen inte konverteras och avläsningstemperaturen är alltid 85°C.
Den externa strömförsörjningsmetoden är den bästa arbetsmetoden för DS18B20-sensorn. Arbetet är stabilt och pålitligt, anti-interferensförmågan är stark, och kretsen är relativt enkel, så ett stabilt och pålitligt flerpunkts temperaturövervakningssystem kan utvecklas. Webbmastern rekommenderar att du använder en extern strömkälla under utvecklingen. När allt kommer omkring, det finns bara en mer VCC-ledning än den parasitiska strömförsörjningen. I läget för extern strömförsörjning, fördelarna med det breda spänningsområdet för strömförsörjningen hos DS18B20 kan utnyttjas fullt ut. Även om nätspänningen VCC sjunker till 3V, temperaturmätningens noggrannhet kan fortfarande garanteras.
6. Försiktighetsåtgärder vid användning av DS1820
Även om DS1820 har fördelarna med ett enkelt temperaturmätningssystem, hög temperaturmätningsnoggrannhet, bekväm anslutning, och tar upp mindre gränssnittslinjer, följande frågor bör också uppmärksammas i praktiska tillämpningar:
6.1. Små hårdvarukostnader kräver relativt komplex programvara för att kompensera. Eftersom seriell dataöverföring används mellan DS1820 och mikroprocessorn, när du läser och skriver programmering till DS1820, läs- och skrivtiden måste garanteras strikt, annars läses inte temperaturmätningsresultaten. Vid användning av högnivåspråk som PL/M och C för systemprogrammering, det är bäst att använda assemblerspråk för att implementera DS1820 operationsdelen.
6.2. Den relevanta informationen om DS1820 nämner inte antalet DS1820 anslutna till en enda buss, vilket lätt kan få folk att av misstag tro att hur många DS1820 som helst kan anslutas. I praktiska tillämpningar är detta inte fallet. När det finns fler än 8 DS1820s på en enda buss, busdrivarproblemet med mikroprocessorn måste lösas. Denna punkt bör uppmärksammas vid utformning av ett flerpunkts temperaturmätningssystem.
6.3. Busskabeln ansluten till DS1820 har en längdbegränsning. Under provet, när överföringslängden överstiger 50m med vanliga signalkablar, fel kommer att uppstå i avlästa temperaturmätningsdata. När busskabeln byts ut till en partvinnad skärmad kabel, det normala kommunikationsavståndet kan nå 150m. När en partvinnad skärmad kabel med fler snoddar per meter används, det normala kommunikationsavståndet förlängs ytterligare. Denna situation orsakas huvudsakligen av distorsionen av signalvågformen som orsakas av bussens distribuerade kapacitans. Därför, vid design av ett system för långdistanstemperaturmätning med DS1820, frågorna om bussdistribuerad kapacitans och impedansmatchning måste övervägas fullt ut.
6.4. I designen av DS1820 temperaturmätningsprogrammet, efter att ha skickat ett temperaturomvandlingskommando till DS1820, programmet väntar alltid på retursignalen från DS1820. När en DS1820 har dålig kontakt eller är bortkopplad, när programmet läser DS1820, det kommer ingen retursignal och programmet går in i en oändlig loop. Denna punkt bör också ges viss uppmärksamhet när du utför DS1820-hårdvaruanslutning och mjukvarudesign. Det rekommenderas att temperaturmätningskabeln är skärmad med 4-ledare tvinnat par. Ett par ledningar är anslutna till jordledningen och signalledningen, den andra gruppen är ansluten till VCC och jordkabel, och det skärmande lagret är jordat vid en enda punkt vid källänden.