Зонд датчика температури Dallas DS18B20

Існує багато типів датчиків, і датчик температури DS18B20, що виробляється Далласом. Ультра-малі розміри, Ультра-низьке обладнання накладних витрат, Сильна здатність до інтерференцій, Висока точність, і сильні додаткові функції роблять датчик DS18B20 більш популярним. Переваги датчика DS18B20-це наш найкращий вибір для вивчення технології мікроконтролерів та розробки дрібних продуктів, пов'язаних з температурою. Розуміння принципів та додатків роботи може розширити ваші ідеї щодо розробки мікроконтролерів.

Особливості датчика DS18B20
1. Зв'язок використовує 1-провідний інтерфейс
2. Кожен датчик DS18B20 має унікальний 64-бітний серійний код, що зберігається у бортовому ПЗУ.
3. Не потрібні зовнішні компоненти
4. Він може бути приведений до лінії даних, а діапазон живлення становить 3,0 В ~ 5,5 В.
5. Вимірюваний температурний діапазон становить -55 ℃ ~ +125 ℃
6. Точність становить ± 0,5 ℃ в діапазоні -10 ~+85 ℃
7. Роздільна здатність термометра може бути встановлена на 9 ~ 12 бітів. В 12 шматочки, Роздільна здатність відповідає 0,0625 ℃.

Типові методи з'єднання датчика DS18B20 у практичних додатках
1. Типовий метод підключення при роботі під паразитарним живленням
Терміни по одному автобусі
Датчик DS18B20 використовує 1-провідну шину для передачі всіх даних на одному рядку, Таким чином, протокол однопроводного має дуже суворі вимоги до часу, щоб забезпечити цілісність даних.
Типи сигналів по одному шини: скинути імпульс, присутність пульс, писати 0, писати 1, читати 0, читати 1. Усі ці сигнали, крім присутності імпульсу, надісланого DS18B20, Інші сигнали надсилаються контролером автобуса.
Передача даних завжди починається з найменш значного біт.

Час ініціалізації
Послідовність ініціалізації включає скидання датчика DS18B20 та отримання сигналу наявності, поверненого DS18B20.

Хост повинен ініціалізувати його перед будь -яким спілкуванням з датчиком DS18B20. Під час ініціалізації, Контролер автобуса витягує автобус низько і утримує його більше 480us. Пристрій, що висить на шині, буде скинуто, Потім відпустіть автобус, Зачекайте до 15-60us, У цей час 18B20 поверне сигнал присутності низького рівня між 60-240us.

Скиньте імпульс і присутня схема часу імпульсу:
DS18B20 Датчик схеми застосування DS18B20 Система вимірювання температури має переваги простої системи вимірювання температури, Точність вимірювання високої температури, зручне з'єднання, і займає менше ліній інтерфейсу. Далі наведено схему схеми вимірювання температури датчика DS18B20 у кількох різних режимах застосування:
5.1. Схема схеми режиму паразитарного джерела датчика DS18B20 показана на малюнку 4. У режимі паразитичного живлення, DS18B20 витягує енергію з однопровідної сигнальної лінії: Енергія зберігається у внутрішньому конденсаторі, тоді як сигнальна лінія DQ знаходиться на високому рівні. Коли сигнальна лінія знаходиться на низькому рівні, це споживає потужність на конденсаторі для роботи, а потім звинувачує паразитарне живлення (конденсатор) Поки високий рівень не надійде.
Унікальний метод паразитарного живлення має три переваги:
1) При виконанні віддаленого вимірювання температури, місцеве джерело живлення не потрібно
2) ROM можна прочитати без регулярного джерела живлення
3) Схема простіша, Використання лише одного порту вводу/виводу для вимірювання температури.
Для датчика DS18B20 для виконання точних перетворень температури, Лінії вводу/виводу повинні забезпечити достатню енергію під час перетворення температури. Оскільки робочий струм кожного датчика DS18B20 досягає 1 мА під час перетворення температури, Коли на одній лінії вводу/виводу вивішено кілька датчиків для багатоточкової вимірювання температури, Саме резистор 4,7 тис.. Це призведе до того, що температура не може бути перетворена або помилка температури буде надзвичайно великою.
Отже, ланцюг на малюнку 4 підходить лише для використання при вимірюванні температури з одним датчиком температури і не підходить для використання в системах, що працюють на батареї. А робоча живлення VCC повинна бути гарантованою 5 В. Коли напруга живлення падає, Енергія, яку може отримати паразитарна живлення, також зменшується, що збільшить помилку температури.
5.2. DS18B20 ПАРАСИТИЧНИЙ Блок живлення Сильний схема схеми живлення Підтяжки Удосконалений режим джерела живлення паразитарного показаний на малюнку 5. Для того, щоб датчик DS18B20 отримав достатню кількість струму під час динамічного циклу перетворення, При виконанні перетворення температури або копіювання в операцію пам'яті E2, Використання MOSFET для безпосереднього витягування лінії вводу/виводу до VCC може забезпечити достатній струм. Лінія вводу/виводу повинна бути переведена в сильний стан підтягування в межах максимум 10 μS після видачі будь -якої команди, що включає копію до пам'яті E2 або ініціації перетворення температури. Сильний режим підтяжки може вирішити проблему відмови від струму, Таким чином, він також підходить для багатоточкових програм вимірювання температури. Недоліком є те, що він займає ще одну лінію порту вводу/виводу для сильного підтягування.
Примітка: У режимі паразитичного живлення фігури 4 і фігура 5, Штифт VDD датчика DS18B20 повинен бути підключений до землі.

ДАЛЛАС ДІГІЛЬНИЙ ТЕМПЕРАТЕЛЬНИЙ ДАВЕРСЬКИЙ ПРОПОЗИЦІЯ

DS18B20 датчик зонд + кабель

DS18B20 Цифровий роз'єм датчика

5.3. Зовнішній режим живлення датчика DS18B20

У режимі зовнішнього живлення, Датчик датчика DS18B20 працює на штифті VDD. В цей час, Лінія вводу/виводу не потребує сильного підтягування, і немає проблем з недостатнім струмом живлення, що може забезпечити точність конверсії. В той же час, Будь-яка кількість датчиків DS18B20 теоретично може бути підключена до шини, щоб утворити багатоточкову систему вимірювання температури. Примітка: У режимі зовнішнього живлення, GND -штифт DS18B20 не може залишитися плаваючим, інакше температура не може бути перетворена, а температура зчитування завжди становить 85 ° C.
Зовнішній метод живлення - найкращий робочий метод датчика DS18B20. Робота стабільна і надійна, Здатність проти інтерференції сильна, а схема відносно проста, Таким чином, може бути розроблена стабільна та надійна багатоточкова система моніторингу температури. Веб -майстри рекомендує використовувати зовнішнє джерело живлення під час розробки. Зрештою, Є лише ще один VCC, ніж паразитарна живлення. У режимі зовнішнього живлення, Переваги широкого діапазону напруги живлення DS18B20 можна повністю використовувати. Навіть якщо напруга живлення VCC падає до 3В, Точність вимірювання температури все ще може бути гарантована.
6. Заходи безпеки при використанні DS1820
Хоча DS1820 має переваги простої системи вимірювання температури, Точність вимірювання високої температури, зручне з'єднання, і займає менше ліній інтерфейсу, Наступні питання також повинні звернути увагу на практичні програми:
6.1. Невелике обладнання для компенсації вимагає відносно складного програмного забезпечення для компенсації. Оскільки передача послідовних даних використовується між DS1820 та мікропроцесором, Під час читання та написання програмування на DS1820, Терміни читання та письма повинні бути суворо гарантованими, інакше результати вимірювання температури не будуть прочитані. При використанні мов високого рівня, таких як PL/M та C для системного програмування, Найкраще використовувати мову складання для реалізації роботи DS1820.
6.2. Відповідна інформація про DS1820 не згадує про кількість DS1820, підключених до однієї шини, що може легко призвести до людей до помилково вірить, що будь -яка кількість DS1820 може бути підключена. У практичних додатках це не так. Коли є більше ніж 8 DS1820S на одному автобусі, Проблему з водія автобуса потрібно вирішити. Цю точку слід звернути увагу при розробці багатоточкової системи вимірювання температури.
6.3. Кабель шини, підключений до DS1820, має обмеження довжини. Під час тесту, Коли довжина передачі перевищує 50 м, використовуючи звичайні сигнальні кабелі, Помилки ставатимуть у зчитуванні даних про вимірювання температури. Коли кабель шини змінюється на скручену пару екранованого кабелю, Звичайна відстань зв'язку може досягти 150 м. Коли використовується екранований кабель із закрученою парою з більшою кількістю поворотів на метр, Нормальна відстань зв'язку надалі подовжується. Ця ситуація в основному викликана спотворенням сигнальної форми хвилі, спричиненої розподіленою ємністю шини. Отже, При розробці системи вимірювання температури на великі відстані за допомогою DS1820, Проблеми з розподіленою автобусом та питаннями відповідності імпедансу повинні бути повністю розглянуті.
6.4. У проекті програми вимірювання температури DS1820, Після відправлення команди перетворення температури до DS1820, Програма завжди чекає зворотного сигналу з DS1820. Після того, як DS1820 має поганий контакт або відключений, Коли програма читає DS1820, Поверненого сигналу не буде, і програма введе нескінченну петлю. Цей пункт також слід приділяти певною увагою при виконанні апаратного з'єднання DS1820 та дизайну програмного забезпечення. Рекомендується, щоб кабель вимірювання температури захищав 4-ядерну кручену пару. Одна пара проводів підключена до заземленого дроту та сигнального дроту, Інша група підключена до VCC та наземного проводу, і екрануючий шар ґрунтується на одній точці на кінці джерела.