دالاس DS18B20 مجس درجة حرارة

هناك العديد من أنواع المستشعرات, ومستشعر درجة حرارة DS18B20 الناتج عن دالاس هو الأفضل عند استخدامه في تطبيقات عالية الدقة والموثوق العالي. حجم small ultra, فائقة الأجهزة المنخفضة, القدرة القوية لمكافحة التداخل, دقة عالية, ووظائف إضافية قوية تجعل مستشعر DS18B20 أكثر شعبية. تعتبر مزايا مستشعر DS18B20 أفضل خيارنا لتعلم تقنية متحكم وتطوير منتجات صغيرة ذات صلة بدرجة الحرارة. يمكن أن يؤدي فهم مبادئ العمل والتطبيقات إلى توسيع أفكارك لتطوير متحكم.

ميزات مستشعر DS18B20
1. يستخدم الاتصال واجهة سلكية واحدة
2. يحتوي كل مستشعر DS18B20 على رمز تسلسلي فريد من نوعه 64 بت مخزنة في ROM.
3. لا توجد مكونات خارجية مطلوبة
4. يمكن تشغيله من خط البيانات, ونطاق تزويد الطاقة هو 3.0 فولت ~ 5.5 فولت.
5. نطاق درجة الحرارة القابل للقياس هو -55 ℃ ~ +125 ℃
6. الدقة ± 0.5 ℃ في نطاق -10 ~+85 ℃
7. يمكن ضبط دقة مقياس الحرارة على 9 ~ 12 بت. في 12 أجزاء, القرار يتوافق مع 0.0625 ℃.

طرق الاتصال النموذجية لمستشعر DS18B20 في التطبيقات العملية
1. طريقة الاتصال النموذجية عند العمل تحت إمدادات الطاقة الطفيلية
توقيت حافلة واحد
يستخدم مستشعر DS18B20 حافلة سلكية واحدة لنقل جميع البيانات على سطر واحد, وبالتالي فإن بروتوكول الأسلاك الواحدة لديه متطلبات توقيت صارمة للغاية لضمان سلامة البيانات.
أنواع إشارة الحافلة المفردة: إعادة ضبط النبض, النبض وجود, يكتب 0, يكتب 1, يقرأ 0, يقرأ 1. كل هذه الإشارات باستثناء نبض التواجد الذي أرسله DS18B20, يتم إرسال إشارات أخرى بواسطة وحدة تحكم الحافلات.
يبدأ نقل البيانات دائمًا بأقل أهمية.

توقيت التهيئة
يتضمن تسلسل التهيئة إعادة تعيين مستشعر DS18B20 واستلام إشارة الوجود التي تم إرجاعها بواسطة DS18B20.

يحتاج المضيف إلى تهيئته قبل أي اتصال مع مستشعر DS18B20. أثناء التهيئة, تقوم وحدة تحكم الحافلة بسحب الحافلة منخفضة ويحملها لأكثر من 480us. سيتم إعادة تعيين الجهاز المعلق على الحافلة, ثم حرر الحافلة, انتظر حتى 15-60us, في ذلك الوقت ، سيعود 18B20 إشارة وجود منخفضة المستوى بين 60-240us.

إعادة ضبط الرسم البياني لتوقيت النبض والوجود:
DS18B20 دائرة تطبيق مستشعر DS18B20 نظام قياس درجة الحرارة له مزايا نظام قياس درجة الحرارة البسيط, دقة قياس درجة الحرارة العالية, اتصال مناسب, ويأخذ خطوط واجهة أقل. فيما يلي مخطط دائرة قياس درجة الحرارة لمستشعر DS18B20 في العديد من أوضاع التطبيق المختلفة:
5.1. يوضح الشكل مخطط الدائرة من وضع مزود الطاقة الطفيلي DS18B20 4. في وضع مزود الطاقة الطفيلي, يستمد DS18B20 الطاقة من خط إشارة السلك الواحد: يتم تخزين الطاقة في المكثف الداخلي بينما يكون خط الإشارة DQ على مستوى عالٍ. عندما يكون خط الإشارة في مستوى منخفض, يستهلك الطاقة على المكثف للعمل, ثم يتقاضى إمدادات الطاقة الطفيلية (مكثف) حتى يصل المستوى العالي.
تحتوي طريقة مزود الطاقة الطفيلية الفريدة على ثلاث فوائد:
1) عند إجراء قياس درجة الحرارة عن بعد, لا يلزم أي مصدر طاقة محلي
2) يمكن قراءة ROM بدون مصدر طاقة منتظم
3) الدائرة أبسط, باستخدام منفذ I/O واحد فقط لقياس درجة الحرارة.
بالنسبة لمستشعر DS18B20 لإجراء تحويلات درجات حرارة دقيقة, يجب أن تضمن خطوط الإدخال/الإخراج طاقة كافية أثناء تحويل درجة الحرارة. نظرًا لأن تيار التشغيل لكل مستشعر DS18B20 يصل إلى 1MA أثناء تحويل درجة الحرارة, عندما يتم تعليق العديد من المستشعرات على نفس خط الإدخال/الإخراج لقياس درجة الحرارة متعددة النقاط, لا يمكن أن يوفر المقاوم 4.7k السحب وحده طاقة كافية. سيؤدي ذلك إلى تحويل درجة الحرارة إلى أن يكون خطأ درجة الحرارة كبيرًا للغاية.
لذلك, الدائرة في الشكل 4 مناسب فقط للاستخدام في قياس درجة الحرارة مع مستشعر درجة حرارة واحد وليس مناسبًا للاستخدام في الأنظمة التي تعمل بالبطارية. ويجب ضمان مزود الطاقة العاملة VCC ليكون 5 فولت. عندما ينخفض جهد مزود الطاقة, الطاقة التي يمكن أن ترسمها إمدادات الطاقة الطفيلية تتناقص أيضًا, الذي سيزيد من خطأ درجة الحرارة.
5.2. DS18B20 امدادات الطاقة الطفيلية مخطط دائرة امدادات الطاقة السحب القوية يظهر وضع إمدادات الطاقة الطفيلية المحسنة في الشكل 5. من أجل الحصول على مستشعر DS18B20 للحصول على إمدادات تيار كافية خلال دورة التحويل الديناميكية, عند إجراء تحويل درجة الحرارة أو النسخ إلى عملية ذاكرة E2, يمكن أن يؤدي استخدام MOSFET لسحب خط الإدخال/الإخراج مباشرة إلى VCC إلى توفير تيار كافٍ. يجب نقل خط الإدخال/الإخراج إلى حالة سحب قوية في حدود الحد الأقصى 10 μs بعد إصدار أي أمر يتضمن نسخة إلى ذاكرة E2 أو بدء تحويل درجة الحرارة. يمكن أن يحل وضع السحب القوي مشكلة فشل العرض الحالي, لذلك فهو مناسب أيضًا لتطبيقات قياس درجة الحرارة متعددة النقاط. العيب هو أنه يستغرق خط منفذ I/O آخر للتبديل القوي للسحب.
ملحوظة: في وضع مزود الطاقة الطفيلي في الشكل 4 والشكل 5, يجب توصيل دبوس VDD لمستشعر DS18B20 بالأرض.

دالاس تسخير الأسلاك مستشعر درجة الحرارة الرقمية

DS18B20 مجس استشعار + كابل

DS18B20 تسخير موصل المستشعر الرقمي

5.3. وضع إمداد الطاقة الخارجي لمستشعر DS18B20

في وضع إمداد الطاقة الخارجي, يتم توصيل مصدر الطاقة العاملة المستشعر DS18B20 إلى دبوس VDD. في هذا الوقت, لا يحتاج خط I/O إلى سحب قوي, وليس هناك مشكلة في عدم كفاية تيار إمدادات الطاقة, والتي يمكن أن تضمن دقة التحويل. في نفس الوقت, يمكن توصيل أي عدد من أجهزة استشعار DS18B20 من الناحية النظرية بالحافلة لتشكيل نظام قياس درجة حرارة متعدد النقاط. ملحوظة: في وضع إمداد الطاقة الخارجي, لا يمكن ترك دبوس GND لـ DS18B20, وإلا لا يمكن تحويل درجة الحرارة ودرجة حرارة القراءة دائمًا 85 درجة مئوية.
طريقة مزود الطاقة الخارجية هي أفضل طريقة عمل لمستشعر DS18B20. العمل مستقر وموثوق به, قدرة مكافحة التداخل قوية, والدائرة بسيطة نسبيا, لذلك يمكن تطوير نظام مراقبة درجة حرارة متعدد النقاط مستقر وموثوق. يوصي مدير الموقع باستخدام مصدر طاقة خارجي أثناء التطوير. بعد كل شيء, لا يوجد سوى واحد فقط من VCC من مصدر الطاقة الطفيلي. في وضع إمداد الطاقة الخارجي, يمكن استخدام مزايا نطاق جهد مزود الطاقة الواسع في DS18B20 بالكامل. حتى لو انخفض جهد مزود الطاقة VCC إلى 3V, لا يزال من الممكن ضمان دقة قياس درجة الحرارة.
6. الاحتياطات عند استخدام DS1820
على الرغم من أن DS1820 لديه مزايا نظام قياس درجة الحرارة البسيط, دقة قياس درجة الحرارة العالية, اتصال مناسب, ويأخذ خطوط واجهة أقل, يجب أيضًا الانتباه إلى القضايا التالية في التطبيقات العملية:
6.1. يتطلب النفقات العامة للأجهزة الصغيرة برنامجًا معقدًا نسبيًا للتعويض. منذ استخدام نقل البيانات التسلسلية بين DS1820 والمعالج الدقيق, عند قراءة وكتابة البرمجة إلى DS1820, يجب ضمان توقيت القراءة والكتابة الصارم, وإلا فلن تتم قراءة نتائج قياس درجة الحرارة. عند استخدام لغات عالية المستوى مثل PL/M و C لبرمجة النظام, من الأفضل استخدام لغة التجميع لتنفيذ جزء تشغيل DS1820.
6.2. لا تذكر المعلومات ذات الصلة على DS1820 عدد DS1820s المتصلة بحافلة واحدة, التي قد تقود الناس بسهولة إلى الاعتقاد عن طريق الخطأ أنه يمكن توصيل أي عدد من DS1820s. في التطبيقات العملية ، هذا ليس هو الحال. عندما يكون هناك أكثر من 8 DS1820s على حافلة واحدة, يجب حل مشكلة سائق الحافلة للمعالج الدقيق. يجب الانتباه إلى هذه النقطة عند تصميم نظام قياس درجة حرارة متعدد النقاط.
6.3. يحتوي كابل الحافلة المتصرف بـ DS1820. خلال الاختبار, عندما يتجاوز طول الإرسال 50 مترًا باستخدام كابلات الإشارة العادية, ستحدث الأخطاء في قراءة بيانات قياس درجة الحرارة. عندما يتم تغيير كابل الحافلة إلى كابل محمي زوج ملتوية, يمكن أن تصل مسافة الاتصال العادية إلى 150 مترًا. عند استخدام كابل محمي للزواج الملتوي مع المزيد من التحولات لكل متر, تتم إطالة مسافة الاتصال العادية. يحدث هذا الموقف بشكل أساسي بسبب تشويه شكل الموجة الإشارة الناجم عن السعة الموزعة للحافلة. لذلك, عند تصميم نظام قياس درجة حرارة المسافات الطويلة باستخدام DS1820, يجب النظر بشكل كامل في الحافلة التي توزعت السعة والمقاومة للمقاومة.
6.4. في تصميم برنامج قياس درجة حرارة DS1820, بعد إرسال أمر تحويل درجة الحرارة إلى DS1820, ينتظر البرنامج دائمًا إشارة العودة من DS1820. بمجرد أن يكون DS1820 على اتصال ضعيف أو يتم فصله, عندما يقرأ البرنامج DS1820, لن تكون هناك إشارة إرجاع وسيدخل البرنامج حلقة لا حصر لها. يجب أيضًا إيلاء اهتمام هذه النقطة عند إجراء اتصال الأجهزة وتصميم البرامج DS1820. يوصى بحماية كابل قياس درجة الحرارة. يتم توصيل زوج واحد من الأسلاك بالسلك الأرضي وسلك الإشارة, المجموعة الأخرى متصلة بـ VCC والأسلاك الأرضية, وتستند طبقة التدريع في نقطة واحدة في نهاية المصدر.