DS18B20 Sensor Temperaturmessung Prinzip
Eine umfassende und detaillierte Erklärung des digitalen Temperatursensors DS18B20!
Blockschaltbild der internen Temperaturmessschaltung des DS18B20:
Die Schwingungsfrequenz eines Quarzoszillators mit niedrigem Temperaturkoeffizienten wird nur sehr wenig von der Temperatur beeinflusst. Es wird verwendet, um ein Impulssignal mit fester Frequenz zu erzeugen und es an den Subtraktionszähler 1 zu senden, um dem Zähler einen Zählimpuls mit stabiler Frequenz zu liefern. Die Schwingungsfrequenz von Quarzoszillatoren mit hohem Temperaturkoeffizienten ändert sich erheblich mit Temperaturänderungen. Das erzeugte Signal eines sehr empfindlichen Oszillators wird als Impulseingang des Subtraktionszählers 2 verwendet und versorgt den Zähler 2 mit einem Zählimpuls, dessen Frequenz sich mit der Temperatur ändert. In der Abbildung sind auch Zählgatter enthalten. Wenn das Zähltor geöffnet wird, zählt der DS18B20 die vom Oszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugten Taktimpulse, um die Temperaturmessung abzuschließen. Die Öffnungszeit des Zähltors wird durch einen Oszillator mit hohem Temperaturkoeffizienten bestimmt. Geben Sie vor jeder Messung zunächst die Basiszahl entsprechend -55℃ in den Subtraktionszähler 1 bzw. das Temperaturregister ein. Der Subtraktionszähler 1 und das Temperaturregister sind auf einen Basiswert entsprechend -55°C voreingestellt. Der Subtraktionszähler 1 führt eine Subtraktionszählung auf dem vom Kristalloszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugten Impulssignal durch. Wenn der voreingestellte Wert des Subtraktionszählers 1 auf 0 sinkt, wird der Wert des Temperaturregisters um 1 erhöht, der voreingestellte Wert des Subtraktionszählers 1 wird neu geladen und der Subtraktionszähler 1 beginnt erneut mit der Zählung der durch die niedrige Temperatur erzeugten Impulssignale Koeffizienten-Quarzoszillator. Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis der Subtraktionszähler 2 auf 0 zählt und die Akkumulation des Temperaturregisterwerts stoppt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert im Temperaturregister die gemessene Temperatur. Der Steilheitsakkumulator wird zur Kompensation und Korrektur der Nichtlinearität im Temperaturmessprozess verwendet, und sein Ausgang wird zur Korrektur des voreingestellten Werts des Subtraktionszählers verwendet. Solange das Zähltor nicht geschlossen ist, wiederholt sich der obige Vorgang, bis der Temperaturregisterwert den gemessenen Temperaturwert erreicht.
3. Pin-Anordnung und Verpackung diagramm von DS18B20
Diagramm der physischen Pinverteilung des DS18B20
DQ ist der digitale Signaleingangs-/-ausgangsanschluss; GND ist die Stromerde. VDD ist der Eingangsanschluss der externen Stromversorgung, und die Stromversorgung beträgt 3,0 bis 5,5 V (geerdet, wenn die parasitäre Stromversorgung angeschlossen ist).
Die Hardwareschnittstelle des DS18B20 ist sehr einfach. Die Stromversorgungsmethode ist Familienplanungs-Stromversorgung oder externe Stromversorgung.
Wie parasitäre Macht funktioniert
Wenn es über eine parasitäre Stromversorgung betrieben wird, ist es besonders wertvoll bei Temperaturmessungen aus der Ferne und in Situationen, in denen der Messraum begrenzt ist. Das Prinzip der parasitären Stromversorgung besteht darin, die Energie der Datenleitung zu „stehlen“, wenn die Datenleitung einen hohen Pegel hat. Die Ladung wird in der parasitären Versorgungskapazität gespeichert und zur Stromversorgung des Geräts verwendet, wenn die Datenleitung schwach ist. Es ist zu beachten, dass der erforderliche Strom 1,5 mA erreicht, wenn der DS18B20 eine Temperatur umwandlung durchführt oder die Daten im Cache in das EEPROM kopiert, was den Strom übersteigt, den der Kondensator liefern kann. Zu diesem Zeitpunkt kann ein MOSFET-Transistor zur Stromversorgung verwendet werden.
Arbeitsmodus der externen Stromversorgung
Wenn DS18B20 eine externe Stromversorgung verwendet, müssen Sie nur seine Datenleitung an den bidirektionalen Ein-Bit-Port des Mikrocontrollers anschließen, um die Datenübertragung zu realisieren.
Hinweis: Wenn die Temperatur höher als 100 °C ist, kann kein parasitärer Strom verwendet werden, da der größere Leckstrom im Gerät dazu führt, dass der Bus hohe und niedrige Pegel nicht zuverlässig erkennen kann, was zu einem Anstieg der Bitfehlerrate der Daten führt Übertragung.
Blockschaltbild der internen Temperaturmessschaltung des DS18B20:
Die Schwingungsfrequenz eines Quarzoszillators mit niedrigem Temperaturkoeffizienten wird nur sehr wenig von der Temperatur beeinflusst. Es wird verwendet, um ein Impulssignal mit fester Frequenz zu erzeugen und es an den Subtraktionszähler 1 zu senden, um dem Zähler einen Zählimpuls mit stabiler Frequenz zu liefern. Die Schwingungsfrequenz von Quarzoszillatoren mit hohem Temperaturkoeffizienten ändert sich erheblich mit Temperaturänderungen. Das erzeugte Signal eines sehr empfindlichen Oszillators wird als Impulseingang des Subtraktionszählers 2 verwendet und versorgt den Zähler 2 mit einem Zählimpuls, dessen Frequenz sich mit der Temperatur ändert. In der Abbildung sind auch Zählgatter enthalten. Wenn das Zähltor geöffnet wird, zählt der DS18B20 die vom Oszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugten Taktimpulse, um die Temperaturmessung abzuschließen. Die Öffnungszeit des Zähltors wird durch einen Oszillator mit hohem Temperaturkoeffizienten bestimmt. Geben Sie vor jeder Messung zunächst die Basiszahl entsprechend -55℃ in den Subtraktionszähler 1 bzw. das Temperaturregister ein. Der Subtraktionszähler 1 und das Temperaturregister sind auf einen Basiswert entsprechend -55°C voreingestellt. Der Subtraktionszähler 1 führt eine Subtraktionszählung auf dem vom Kristalloszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugten Impulssignal durch. Wenn der voreingestellte Wert des Subtraktionszählers 1 auf 0 sinkt, wird der Wert des Temperaturregisters um 1 erhöht, der voreingestellte Wert des Subtraktionszählers 1 wird neu geladen und der Subtraktionszähler 1 beginnt erneut mit der Zählung der durch die niedrige Temperatur erzeugten Impulssignale Koeffizienten-Quarzoszillator. Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis der Subtraktionszähler 2 auf 0 zählt und die Akkumulation des Temperaturregisterwerts stoppt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert im Temperaturregister die gemessene Temperatur. Der Steilheitsakkumulator wird zur Kompensation und Korrektur der Nichtlinearität im Temperaturmessprozess verwendet, und sein Ausgang wird zur Korrektur des voreingestellten Werts des Subtraktionszählers verwendet. Solange das Zähltor nicht geschlossen ist, wiederholt sich der obige Vorgang, bis der Temperaturregisterwert den gemessenen Temperaturwert erreicht.
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| DS18B20 Erfassung temperatursensor mit USB-Schnittstelle | 1 Meter/Leitung digitaler Temperatursensor ds18b20 |
3. Pin-Anordnung und Verpackung diagramm von DS18B20
Diagramm der physischen Pinverteilung des DS18B20
DQ ist der digitale Signaleingangs-/-ausgangsanschluss; GND ist die Stromerde. VDD ist der Eingangsanschluss der externen Stromversorgung, und die Stromversorgung beträgt 3,0 bis 5,5 V (geerdet, wenn die parasitäre Stromversorgung angeschlossen ist).
Die Hardwareschnittstelle des DS18B20 ist sehr einfach. Die Stromversorgungsmethode ist Familienplanungs-Stromversorgung oder externe Stromversorgung.
Wie parasitäre Macht funktioniert
Wenn es über eine parasitäre Stromversorgung betrieben wird, ist es besonders wertvoll bei Temperaturmessungen aus der Ferne und in Situationen, in denen der Messraum begrenzt ist. Das Prinzip der parasitären Stromversorgung besteht darin, die Energie der Datenleitung zu „stehlen“, wenn die Datenleitung einen hohen Pegel hat. Die Ladung wird in der parasitären Versorgungskapazität gespeichert und zur Stromversorgung des Geräts verwendet, wenn die Datenleitung schwach ist. Es ist zu beachten, dass der erforderliche Strom 1,5 mA erreicht, wenn der DS18B20 eine Temperatur umwandlung durchführt oder die Daten im Cache in das EEPROM kopiert, was den Strom übersteigt, den der Kondensator liefern kann. Zu diesem Zeitpunkt kann ein MOSFET-Transistor zur Stromversorgung verwendet werden.
Arbeitsmodus der externen Stromversorgung
Wenn DS18B20 eine externe Stromversorgung verwendet, müssen Sie nur seine Datenleitung an den bidirektionalen Ein-Bit-Port des Mikrocontrollers anschließen, um die Datenübertragung zu realisieren.
Hinweis: Wenn die Temperatur höher als 100 °C ist, kann kein parasitärer Strom verwendet werden, da der größere Leckstrom im Gerät dazu führt, dass der Bus hohe und niedrige Pegel nicht zuverlässig erkennen kann, was zu einem Anstieg der Bitfehlerrate der Daten führt Übertragung.
