DALLAS Ds18b20 Sıcaklık Sensörü Probu

Birçok sensör türü vardır, DALLAS'ın ürettiği DS18B20 sıcaklık sensörü ise yüksek hassasiyetli ve yüksek güvenilirliğe sahip uygulamalarda kullanıldığında en iyisidir. Ultra küçük boyut, ultra düşük donanım yükü, güçlü anti-parazit yeteneği, yüksek hassasiyet, ve güçlü ek işlevler DS18B20 sensörünü daha popüler hale getiriyor. DS18B20 sensörünün avantajları, mikrodenetleyici teknolojisini öğrenmek ve sıcaklıkla ilgili küçük ürünler geliştirmek için en iyi seçimimizdir. Çalışma prensiplerini ve uygulamalarını anlamak, mikrodenetleyici geliştirme konusundaki fikirlerinizi genişletebilir.

DS18B20 sensörünün özellikleri
1. İletişim 1-Wire arayüzünü kullanır
2. Her DS18B20 sensörünün yerleşik ROM'da saklanan benzersiz bir 64 bitlik seri kodu vardır.
3. Harici bileşen gerekmez
4. Veri hattından çalıştırılabilir, ve güç kaynağı aralığı 3,0V ~ 5,5V'dir.
5. Ölçülebilir sıcaklık aralığı -55°C ~ +125°C'dir
6. Doğruluk -10~+85°C aralığında ±0,5°C'dir.
7. Termometre çözünürlüğü 9~12 bit olarak ayarlanabilir. Şu tarihte: 12 bitkiler, çözünürlük 0,0625°C'ye karşılık gelir.

Pratik uygulamalarda DS18B20 sensörünün tipik bağlantı yöntemleri
1. Parazit güç kaynağı altında çalışırken tipik bağlantı yöntemi
Tek otobüs zamanlaması
DS18B20 sensörü, tüm verileri tek hat üzerinden iletmek için 1 kablolu Veri Yolu kullanır, dolayısıyla tek kablolu protokolün veri bütünlüğünü sağlamak için çok katı zamanlama gereksinimleri vardır.
Tek veri yolu sinyal türleri: Nabzı sıfırla, varlık nabzı, yazmak 0, yazmak 1, Okumak 0, Okumak 1. DS18B20 tarafından gönderilen varlık darbesi dışındaki tüm bu sinyaller, diğer sinyaller veri yolu denetleyicisi tarafından gönderilir.
Veri aktarımı her zaman en az anlamlı bitle başlar.

Başlatma Zamanlaması
Başlatma sırası, DS18B20 sensörünün sıfırlanmasını ve DS18B20 tarafından döndürülen varlık sinyalinin alınmasını içerir.

Ana bilgisayarın DS18B20 sensörüyle herhangi bir iletişim kurmadan önce onu başlatması gerekiyor. Başlatma sırasında, veri yolu denetleyicisi veri yolunu aşağı çeker ve 480us'tan fazla tutar. Otobüste asılı olan cihaz sıfırlanacak, sonra otobüsü serbest bırak, 15-60'a kadar bekle, bu sırada 18B20, 60-240us arasında düşük seviyeli bir varlık sinyali döndürecektir.

Darbe ve varlık darbe zamanlama diyagramını sıfırlayın:
DS18B20 sensör uygulama devresi DS18B20 sıcaklık ölçüm sistemi, basit sıcaklık ölçüm sisteminin avantajlarına sahiptir, yüksek sıcaklık ölçüm doğruluğu, uygun bağlantı, ve daha az arayüz hattı kaplar. Aşağıda DS18B20 sensörünün birkaç farklı uygulama modundaki sıcaklık ölçüm devre şeması bulunmaktadır.:
5.1. DS18B20 sensör parazitik güç kaynağı modunun devre şeması Şekilde gösterilmektedir. 4. Parazitik güç kaynağı modunda, DS18B20 enerjiyi tek kablolu sinyal hattından alır: sinyal hattı DQ yüksek seviyedeyken enerji dahili kapasitörde depolanır. Sinyal hattı düşük seviyedeyken, çalışmak için kapasitörün gücünü tüketir, ve sonra parazit güç kaynağını şarj eder (kapasitör) yüksek seviye gelene kadar.
Benzersiz parazit güç kaynağı yönteminin üç faydası vardır:
1) Uzaktan sıcaklık ölçümü yaparken, yerel güç kaynağına gerek yoktur
2) ROM normal güç kaynağı olmadan okunabilir
3) Devre daha basit, sıcaklığı ölçmek için yalnızca bir G/Ç bağlantı noktası kullanma.
DS18B20 sensörünün doğru sıcaklık dönüşümlerini gerçekleştirmesi için, I/O hatları sıcaklık dönüşümü sırasında yeterli enerjinin sağlanmasını sağlamalıdır. Sıcaklık dönüşümü sırasında her DS18B20 sensörünün çalışma akımı 1mA'ye ulaştığından, çok noktalı sıcaklık ölçümü için aynı I/O hattına birden fazla sensör asıldığında, 4,7K çekme direnci tek başına yeterli enerjiyi sağlayamaz. Sıcaklığın dönüştürülememesine veya sıcaklık hatasının aşırı büyük olmasına neden olur.
Öyleyse, Şekildeki devre 4 yalnızca tek sıcaklık sensörüyle sıcaklık ölçümünde kullanıma uygundur, pille çalışan sistemlerde kullanıma uygun değildir. Ve çalışma güç kaynağı VCC'nin 5V olduğu garanti edilmelidir.. Güç kaynağı voltajı düştüğünde, parazit güç kaynağının çekebileceği enerji de azalır, sıcaklık hatasını artıracak.
5.2. DS18B20 parazitik güç kaynağı güçlü çekmeli güç kaynağı modu devre şeması Geliştirilmiş parazitik güç kaynağı modu Şekilde gösterilmektedir. 5. DS18B20 sensörünün dinamik dönüşüm döngüsü sırasında yeterli akım beslemesi elde edebilmesi için, sıcaklık dönüşümü gerçekleştirirken veya E2 hafıza işlemine kopyalama yaparken, G/Ç hattını doğrudan VCC'ye çekmek için bir MOSFET kullanmak yeterli akımı sağlayabilir. G/Ç hattı maksimum süre içinde güçlü bir yukarı çekme durumuna geçirilmelidir. 10 E2 hafızasına kopyalama veya sıcaklık dönüşümünün başlatılmasını içeren herhangi bir komutun verilmesinden sonra μS. Güçlü çekme modu, mevcut besleme arızası sorununu çözebilir, bu nedenle çok noktalı sıcaklık ölçüm uygulamaları için de uygundur. Dezavantajı, güçlü yukarı çekmeli anahtarlama için bir I/O bağlantı noktası hattını daha kaplamasıdır.
Not: Şekildeki parazit güç kaynağı modunda 4 ve Şekil 5, DS18B20 sensörünün VDD pini toprağa bağlanmalıdır.

DALLAS Dijital Sıcaklık Sensörü Kablo Demeti

Ds18b20 sensör probu + kablo

Ds18b20 dijital sensör konnektörü kablo demeti

5.3. DS18B20 sensörünün harici güç kaynağı modu

Harici güç kaynağı modunda, DS18B20 sensör çalışma güç kaynağı VDD pinine bağlanır. Şu anda, G/Ç hattının güçlü bir yukarı çekmeye ihtiyacı yoktur, ve yetersiz güç kaynağı akımı sorunu yoktur, Dönüşüm doğruluğunu sağlayabilecek. Aynı zamanda, Çok noktalı bir sıcaklık ölçüm sistemi oluşturmak için herhangi bir sayıda DS18B20 sensörü teorik olarak veri yoluna bağlanabilir. Not: Harici güç kaynağı modunda, DS18B20'nin GND pini kayan halde bırakılamaz, aksi takdirde sıcaklık dönüştürülemez ve okuma sıcaklığı her zaman 85°C olur.
Harici güç kaynağı yöntemi, DS18B20 sensörünün en iyi çalışma yöntemidir. İş istikrarlı ve güvenilir, parazit önleme yeteneği güçlüdür, ve devre nispeten basit, böylece istikrarlı ve güvenilir bir çok noktalı sıcaklık izleme sistemi geliştirilebilir. Web yöneticisi, geliştirme sırasında harici bir güç kaynağı kullanmanızı önerir. Nihayet, parazit güç kaynağından yalnızca bir VCC ucu daha var. Harici güç kaynağı modunda, DS18B20'nin geniş güç kaynağı voltaj aralığının avantajlarından tam olarak yararlanılabilir. Güç kaynağı voltajı VCC 3V'a düşse bile, sıcaklık ölçüm doğruluğu hala garanti edilebilir.
6. DS1820'yi kullanırken alınacak önlemler
DS1820 basit sıcaklık ölçüm sisteminin avantajlarına sahip olmasına rağmen, yüksek sıcaklık ölçüm doğruluğu, uygun bağlantı, ve daha az arayüz hattı kaplar, Pratik uygulamalarda aşağıdaki hususlara da dikkat edilmelidir.:
6.1. Küçük donanım yükü, bunu telafi etmek için nispeten karmaşık bir yazılım gerektirir. DS1820 ile mikroişlemci arasında seri veri iletimi kullanıldığı için, DS1820'ye programlama okurken ve yazarken, okuma ve yazma zamanlaması kesinlikle garanti edilmelidir, aksi takdirde sıcaklık ölçüm sonuçları okunmayacaktır. Sistem programlama için PL/M ve C gibi üst düzey diller kullanıldığında, DS1820 işlem bölümünü uygulamak için montaj dilini kullanmak en iyisidir.
6.2. DS1820 ile ilgili bilgilerde tek bir veri yoluna bağlı DS1820'lerin sayısından bahsedilmiyor, bu da insanların yanlışlıkla herhangi bir sayıda DS1820'nin bağlanabileceğine inanmasına neden olabilir. Pratik uygulamalarda durum böyle değildir. Birden fazla olduğunda 8 DS1820'ler tek veri yolunda, Mikroişlemcinin veri yolu sürücüsü sorununun çözülmesi gerekiyor. Çok noktalı sıcaklık ölçüm sistemi tasarlanırken bu noktaya dikkat edilmelidir..
6.3. DS1820'ye bağlanan veri yolu kablosunun bir uzunluk sınırı vardır. Test sırasında, sıradan sinyal kabloları kullanılarak iletim uzunluğu 50 m'yi aştığında, Okunan sıcaklık ölçüm verilerinde hatalar oluşacaktır. Veri yolu kablosu çift bükümlü ekranlı kabloya değiştirildiğinde, normal iletişim mesafesi 150 m'ye ulaşabilir. Metre başına daha fazla bükümlü çift bükümlü ekranlı kablo kullanıldığında, normal iletişim mesafesi daha da uzar. Bu duruma temel olarak veri yolu dağıtılmış kapasitansının neden olduğu sinyal dalga biçiminin bozulması neden olur.. Öyleyse, DS1820'yi kullanarak uzun mesafeli bir sıcaklık ölçüm sistemi tasarlarken, veriyolu dağıtılmış kapasitans ve empedans eşleştirme sorunları tamamen dikkate alınmalıdır.
6.4. DS1820 sıcaklık ölçüm programının tasarımında, DS1820'ye bir sıcaklık dönüştürme komutu gönderdikten sonra, program her zaman DS1820'den dönüş sinyalini bekler. DS1820'nin teması zayıf olduğunda veya bağlantısı kesildiğinde, program DS1820'yi okuduğunda, dönüş sinyali olmayacak ve program sonsuz bir döngüye girecek. DS1820 donanım bağlantısı ve yazılım tasarımı yapılırken bu noktaya da dikkat edilmelidir.. Sıcaklık ölçüm kablosunun ekranlanmış 4 damarlı çift bükümlü olması tavsiye edilir.. Topraklama kablosuna ve sinyal kablosuna bir çift kablo bağlanır, diğer grup VCC'ye ve topraklama kablosuna bağlıdır, ve koruyucu katman kaynak ucunda tek bir noktada topraklanır.