DALLAS Ds18b20 temperatuursensorsonde

Er zijn veel soorten sensoren, en de DS18B20-temperatuursensor geproduceerd door Dallas is de beste wanneer het wordt gebruikt in toepassingen met een zeer nauwkeurigheid en hoge betrouwbaarheid. Ultraklein formaat, ultralage hardware-overhead, sterk anti-interferentievermogen, hoge precisie, en sterke extra functies maken de DS18B20 -sensor populairder. De voordelen van DS18B20-sensor zijn onze beste keuze voor het leren van microcontroller-technologie en het ontwikkelen van temperatuurgerelateerde kleine producten. Als u de werkingsprincipes en toepassingen begrijpt, kunt u uw ideeën voor de ontwikkeling van microcontrollers verbreden.

Kenmerken van DS18B20 -sensor
1. Communicatie maakt gebruik van 1-draads interface
2. Elke DS18B20-sensor heeft een unieke 64-bit seriële code opgeslagen in de ROM aan boord.
3. Geen externe componenten vereist
4. Het kan worden aangedreven vanuit de gegevenslijn, en het voedingsbereik is 3,0V ~ 5,5V.
5. Het meetbare temperatuurbereik is -55 ℃ ~ +125 ℃
6. De nauwkeurigheid is ± 0,5 ℃ in het bereik van -10 ~+85 ℃
7. De thermometerresolutie kan worden ingesteld op 9 ~ 12 bits. Bij 12 bits, De resolutie komt overeen met 0,0625 ℃.

Typische verbindingsmethoden van DS18B20 -sensor in praktische toepassingen
1. Typische verbindingsmethode bij het werken onder parasitaire stroomvoorziening
Enkele bustiming
DS18B20-sensor gebruikt 1-draads bus om alle gegevens op één regel te verzenden, Het single-wire protocol heeft dus zeer strikte timingvereisten om gegevensintegriteit te garanderen.
Enkele bussignaaltypen: reset puls, Aanwezigheidspuls, schrijven 0, schrijven 1, lezen 0, lezen 1. Al deze signalen behalve de aanwezigheidspuls verzonden door DS18B20, Andere signalen worden verzonden door de buscontroller.
Gegevensoverdracht begint altijd met het minst significante bit.

Initialisatietiming
De initialisatiesequentie omvat het resetten van DS18B20 -sensor en het ontvangen van het aanwezigheidssignaal geretourneerd door DS18B20.

De host moet het initialiseren vóór enige communicatie met DS18B20 -sensor. Tijdens de initialisatie, De buscontroller trekt de bus laag en houdt deze meer dan 480US vast. Het apparaat dat aan de bus hangt, wordt gereset, Laat dan de bus los, Wacht tot 15-60US, op welk moment 18b20 zal een aanwezigheidssignaal op laag niveau tussen 60-240US retourneren.

Reset puls en aanwezigheid pulstiming diagram:
DS18B20 Sensor Toepassingscircuit DS18B20 Temperatuurmeetsysteem heeft de voordelen van eenvoudig temperatuurmeetsysteem, Hoge temperatuur meetnauwkeurigheid, handige verbinding, en neemt minder interfacelijnen in beslag. Het volgende is het temperatuurmetingscircuitdiagram van DS18B20 -sensor in verschillende applicatiemodi:
5.1. Het circuitdiagram van DS18B20 Sensor Parasitaire voedingsmodus wordt weergegeven in figuur 4. In de parasitaire voedingsmodus, De DS18B20 haalt energie uit de single-wire signaallijn: De energie wordt opgeslagen in de interne condensator, terwijl de signaallijn DQ zich op een hoog niveau bevindt. Wanneer de signaallijn op een laag niveau is, Het verbruikt de kracht van de condensator om te werken, en laadt vervolgens de parasitaire stroomvoorziening op (condensator) totdat het hoge niveau arriveert.
De unieke methode voor parasitaire voeding heeft drie voordelen:
1) Bij het uitvoeren van temperatuurmeting op afstand, Er is geen lokale voeding vereist
2) ROM kan worden gelezen zonder regelmatige voeding
3) Het circuit is eenvoudiger, Gebruik slechts één I/O -poort om de temperatuur te meten.
Voor de DS18B20 -sensor om nauwkeurige temperatuurconversies uit te voeren, De I/O -lijnen moeten ervoor zorgen dat voldoende energie wordt verstrekt tijdens de temperatuurconversie. Omdat de bedrijfsstroom van elke DS18B20 -sensor 1MA bereikt tijdens temperatuurconversie, Wanneer verschillende sensoren aan dezelfde I/O-lijn worden opgehangen voor multi-point temperatuurmeting, De 4,7k pull-up weerstand alleen kan niet genoeg energie bieden. Het zal ervoor zorgen dat de temperatuur niet kan worden omgezet of de temperatuurfout extreem groot is.
Daarom, het circuit in figuur 4 is alleen geschikt voor gebruik in temperatuurmeting met een enkele temperatuursensor en is niet geschikt voor gebruik in systemen met batterijen. En de werkende stroomvoorziening VCC moet gegarandeerd 5V zijn. Wanneer de spanning van de voeding daalt, De energie die de parasitaire voeding kan tekenen, neemt ook af, die de temperatuurfout zal verhogen.
5.2. DS18B20 PARASITISCHE VRAGEN STROKE PRUM-UP VRAAG VOORWAARDE MODE CIRCIAM DIAGRAM De verbeterde parasitaire voedingsmodus wordt weergegeven in figuur 5. Om de DS18B20 -sensor voldoende stroomvoorziening te verkrijgen tijdens de dynamische conversiecyclus, Bij het uitvoeren van temperatuurconversie of kopiëren naar de E2 -geheugenbewerking, het gebruik van een MOSFET om direct aan de I/O -lijn naar VCC te trekken, kan voldoende stroom bieden. De I/O-lijn moet binnen een maximum van een sterke pull-up toestand worden overgebracht 10 μs na het geven van een opdracht met een kopie naar E2 -geheugen of het initiëren van een temperatuurconversie. De sterke pull-up-modus kan het probleem van de huidige falen van de levering oplossen, Het is dus ook geschikt voor toepassingen met meerdere puntentemperatuurmeting. Het nadeel is dat het nog een I/O-poortlijn inneemt voor een sterke pull-up switching.
Opmerking: In de modus van parasitaire voeding 4 En figuur 5, De VDD -pin van DS18B20 -sensor moet worden aangesloten op de grond.

DALLAS Kabelboom voor digitale temperatuursensor

DS18B20 Sensor -sonde + kabel

DS18B20 Digital Sensor Connector Harness

5.3. Externe voedingsmodus van DS18B20 -sensor

In de externe voedingsmodus, De werkvoorziening van de DS18B20 -sensor is verbonden met de VDD -pin. Op dit moment, De I/O-lijn heeft geen sterke pull-up nodig, en er is geen probleem van onvoldoende stroomvoorzieningstroom, die de nauwkeurigheid van de conversie kan waarborgen. Tegelijkertijd, Elk aantal DS18B20-sensoren kan theoretisch worden aangesloten op de bus om een multi-point temperatuurmeetsysteem te vormen. Opmerking: In de externe voedingsmodus, De GND -pin van DS18B20 kan niet worden achtergelaten., Anders kan de temperatuur niet worden omgezet en is de leestemperatuur altijd 85 ° C.
De externe voedingsmethode is de best werkende methode van DS18B20 -sensor. Het werk is stabiel en betrouwbaar, Het anti-op-beursvermogen is sterk, en het circuit is relatief eenvoudig, Dus een stabiel en betrouwbaar multi-punts temperatuurbewakingssysteem kan worden ontwikkeld. De webmaster beveelt aan om een externe voeding te gebruiken tijdens de ontwikkeling. Tenslotte, Er is nog maar één VCC -voorsprong dan de parasitaire voeding. In de externe voedingsmodus, De voordelen van het brede voedingsspanningsbereik van de DS18B20 kunnen volledig worden gebruikt. Zelfs als de voedingsspanning VCC daalt tot 3V, De temperatuurmetingsnauwkeurigheid kan nog steeds worden gegarandeerd.
6. Voorzorgsmaatregelen bij het gebruik van DS1820
Hoewel DS1820 de voordelen heeft van een eenvoudig temperatuurmeetsysteem, Hoge temperatuur meetnauwkeurigheid, handige verbinding, en neemt minder interfacelijnen in beslag, De volgende kwesties moeten ook in praktische toepassingen worden besteed:
6.1. Kleine hardware -overhead vereist relatief complexe software om te compenseren. Omdat seriële gegevensoverdracht wordt gebruikt tussen DS1820 en de microprocessor, Bij het lezen en schrijven van programmering naar DS1820, Het lezen en schrijven van timing moet strikt worden gegarandeerd, Anders worden de temperatuurmeetresultaten niet gelezen. Bij het gebruik van talen op hoog niveau zoals PL/M en C voor systeemprogrammering, Het is het beste om assemblagetaal te gebruiken om het DS1820 -bedieningsgedeelte te implementeren.
6.2. De relevante informatie over DS1820 vermeldt niet het aantal DS1820's dat is aangesloten op een enkele bus, die mensen er gemakkelijk van kunnen leiden om ten onrechte te geloven dat een willekeurig aantal DS1820's kan worden aangesloten. In praktische toepassingen is dit niet het geval. Als er meer dan zijn 8 DS1820s op een enkele bus, Het busdriverprobleem van de microprocessor moet worden opgelost. Dit punt moet op aandacht worden besteed bij het ontwerpen van een multi-punts temperatuurmeetsysteem.
6.3. De buskabel aangesloten op DS1820 heeft een lengte limiet. Tijdens de proef, Wanneer de transmissielengte groter is dan 50 m met behulp van gewone signaalkabels, Fouten zullen plaatsvinden in de leesgegevens van de temperatuurmeeting. Wanneer de buskabel wordt gewijzigd in een gedraaid paar afgeschermde kabel, De normale communicatieafstand kan 150 m bereiken. Wanneer een gedraaide Pair afgeschermde kabel met meer wendingen per meter wordt gebruikt, De normale communicatieafstand wordt verder verlengd. Deze situatie wordt voornamelijk veroorzaakt door de vervorming van de signaalgolfvorm veroorzaakt door de door de bus verdeelde capaciteit. Daarom, Bij het ontwerpen van een temperatuurmeetsysteem op lange afstand met behulp van DS1820, De bus verdeelde capaciteit en impedantie -matching -problemen moet volledig worden overwogen.
6.4. In het ontwerp van het DS1820 Temperatuur Measurement Program, Na het verzenden van een temperatuurconversiecommando naar de DS1820, Het programma wacht altijd op het retoursignaal van de DS1820. Zodra een DS1820 slecht contact heeft of is losgekoppeld, Wanneer het programma de DS1820 leest, Er zal geen retoursignaal zijn en het programma zal een oneindige lus invoeren. Dit punt moet ook zekere aandacht krijgen bij het uitvoeren van DS1820 hardwareverbinding en softwareontwerp. Het wordt aanbevolen dat de temperatuurmeetkabel wordt afgeschermd 4-core gedraaid paar. Een paar draden is verbonden met de aarddraad en signaaldraad, De andere groep is verbonden met VCC en gronddraad, en de afschermingslaag is geaard op een enkel punt aan het bronuiteinde.