Design-Schaltplan des Temperatursensors DS18B20
Die Temperatur steht in engem Zusammenhang mit der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion. Die Messung und Steuerung der Temperatur ist der Garant für die Verbesserung der Produktionseffizienz, die Gewährleistung der Produktqualität, die Gewährleistung der Produktionssicherheit und die Energieeinsparung. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Industrie ist der Marktanteil von Temperatursensoren aufgrund der Universalität der Temperaturmessung stark gestiegen und steht an erster Stelle unter den Sensoren. Der digitale Temperatursensor DS18B20 ist der weltweit erste Temperatursensor, der die „Ein-Kabel-Bus“-Schnittstelle unterstützt. Jetzt ist die neue Generation des Temperatursensors DS18B20 kleiner, wirtschaftlicher und flexibler. Der Temperatursensor DS18B20 misst den Temperaturbereich von -55℃ bis +125℃. Im Bereich von -10℃~+85℃ beträgt die Genauigkeit ±0,5℃. Die Temperatur vor Ort wird direkt digital über den „One-Line-Bus“ übertragen, was die Störsicherheit des Systems deutlich verbessert. Basierend auf der Bedeutung des DS18B20-Temperatursensors hat der Herausgeber das Funktionsprinzip und den Anwendung schaltplan des DS18B20-Temperatursensors als Referenz zusammengestellt.
1. Funktionsprinzip des DS18B20-Temperatursensors (Funktionsprinzip des Wärmewiderstands)
Das Funktionsprinzip-Blockdiagramm des DS18B20-Temperatursensors ist in der Abbildung dargestellt:
Funktionsprinzip des Temperatursensors DS18B20, Blockdiagramm
Die Schwingungsfrequenz des Kristalloszillators mit niedrigem Temperaturkoeffizienten in der Abbildung wird nur sehr wenig von der Temperatur beeinflusst und wird verwendet, um ein Impulssignal mit fester Frequenz zu erzeugen und es an den Zähler 1 zu senden. Die Schwingungsfrequenz des Kristalloszillators mit hohem Temperaturkoeffizienten ändert sich erheblich mit Temperaturänderungen, und das erzeugte Signal wird als Impulseingang von Zähler 2 verwendet. Zähler 1 und das Temperaturregister sind auf einen Basiswert entsprechend -55°C voreingestellt. Zähler 1 zählt das vom Quarzoszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugte Impulssignal herunter. Wenn der voreingestellte Wert von Zähler 1 auf 0 sinkt, wird der Wert des Temperaturregisters um 1 erhöht, der voreingestellte Wert von Zähler 1 wird neu geladen und Zähler 1 beginnt erneut mit der Zählung der vom Kristalloszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugten Impulssignale . Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis Zähler 2 auf 0 zählt, und stoppt dann die Akkumulation des Temperaturregisterwerts. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert im Temperaturregister die gemessene Temperatur. Der Steilheitsakkumulator dient zur Kompensation und Korrektur der Nichtlinearität im Temperaturmess vorgang und sein Ausgang dient zur Korrektur des voreingestellten Werts von Zähler 1.
2. Anwendungsschaltung des Temperatursensors DS18B20
1.Schaltplan für die parasitäre Stromversorgung des Temperatursensors DS18B20
Merkmale der parasitären Stromversorgung:
(1) Für die Fernmessung der Temperatur ist keine lokale Stromversorgung erforderlich.
(2) ROM kann ohne herkömmliche Stromversorgung gelesen werden.
(3) Die Schaltung ist einfacher und verwendet nur einen I/O-Port zur Temperaturmessung.
(4) Es ist nur für die Temperaturmessung mit einem einzelnen Temperatursensor geeignet und nicht für den Einsatz in batteriebetriebenen Systemen.
Parasitärer Stromversorgungsmodus des Temperatursensors DS18B20
2. DS18B20 Temperatursensor, parasitäres Netzteil, starkes Pull-Up-Netzteil, Schaltplan
Der starke Pull-up-Stromversorgungsmodus kann das Problem einer unzureichenden Stromversorgung lösen und eignet sich daher auch für Mehrpunkt-Temperaturmess anwendungen. Der Nachteil besteht darin, dass für eine starke Pull-up-Umschaltung eine weitere E/A-Portleitung benötigt wird.
DS18B20 Temperatursensor, parasitäre Stromversorgung, starker Pull-up-Stromversorgungsmodus
3. Externer Stromversorgungsmodus des DS18B20-Temperatursensors
Die externe Stromversorgungsmethode ist die beste Arbeitsmethode für den Temperatursensor DS18B20. Die Arbeit ist stabil und zuverlässig, die Entstörungsfähigkeit ist stark und die Schaltung ist relativ einfach. Es kann ein stabiles und zuverlässiges Mehrpunkt-Temperaturüberwachungssystem entwickelt werden, wie in der Abbildung gezeigt.
Schaltplan für Mehrpunkt-Temperaturmessung mit externer Stromversorgung
3. Vorsichtsmaßnahmen bei Verwendung des Temperatursensors DS18B20
(1) Ein geringer Hardware-Overhead erfordert zum Ausgleich eine relativ komplexe Software. Da zwischen dem DS18B20-Temperatursensor und dem Mikroprozessor eine serielle Datenübertragung verwendet wird, muss beim Lesen und Schreiben des DS18B20 der Lese- und Schreibzeitpunkt unbedingt gewährleistet sein. Andernfalls werden die Temperaturmess ergebnisse nicht gelesen. Wenn Sie Hochsprachen wie PL/M und C für die Systemprogrammierung verwenden, verwenden Sie am besten die Assemblersprache, um den DS18B20-Operationsteil zu implementieren.
(2) Die relevanten Informationen zum DS18B20-Temperatursensor erwähnen nicht die Anzahl der an einen einzelnen Bus angeschlossenen DS18B20, was leicht zu der irrigen Annahme führen kann, dass beliebig viele DS18B20 angeschlossen werden können. In praktischen Anwendungen ist dies nicht der Fall.
(3) Das an den Temperatursensor DS18B20 angeschlossene Buskabel hat eine Längenbeschränkung. Beim Entwurf eines Ferntemperatur mess systems mit DS18B20 müssen die Probleme der verteilten Buskapazität und der Impedanzanpassung vollständig berücksichtigt werden.
(4) Beim Design des Temperaturmess programms des DS18B20-Temperatursensors wartet das Programm nach der Ausgabe eines Temperatur umwandlung befehls an den DS18B20 immer auf das Rücksignal vom DS18B20. Sobald ein bestimmter DS18B20 einen schlechten Kontakt oder eine Unterbrechung aufweist, gibt es beim Lesen des DS18B20 durch das Programm kein Rücksignal und das Programm tritt in eine Endlosschleife ein.
(5) Es wird empfohlen, als Temperaturmess kabel ein abgeschirmtes 4-adriges Twisted-Pair-Kabel zu verwenden. Ein Kabelpaar ist mit dem Erdungskabel und dem Signalkabel verbunden, das andere Paar ist mit VCC und dem Erdungskabel verbunden und die Abschirmschicht ist an einem einzigen Punkt am Quellenende geerdet.
Abschluss
Der Temperatursensor DS18B20 (Anwendungsbeispiel für einen Temperatursensor) verfügt über die Eigenschaften eines größeren Spannungsbereichs und DS18B20 unterstützt Mehrpunkt-Netzwerkfunktionen. In diesem Artikel wird das Funktionsprinzip des Temperatursensors DS18B20 vorgestellt und mit dem Anwendungsschaltplan des Temperatursensors DS18B20 kombiniert. Ich glaube, dass jeder das Funktionsprinzip des DS18B20-Temperatursensors und seinen Anwendungsschaltplan versteht. Abschließend erinnert der Herausgeber alle daran, dass die Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung des DS18B20-Temperatursensors nicht ignoriert werden dürfen, um unnötige Verluste zu vermeiden.
Das Funktionsprinzip-Blockdiagramm des DS18B20-Temperatursensors ist in der Abbildung dargestellt:
Funktionsprinzip des Temperatursensors DS18B20, Blockdiagramm
Die Schwingungsfrequenz des Kristalloszillators mit niedrigem Temperaturkoeffizienten in der Abbildung wird nur sehr wenig von der Temperatur beeinflusst und wird verwendet, um ein Impulssignal mit fester Frequenz zu erzeugen und es an den Zähler 1 zu senden. Die Schwingungsfrequenz des Kristalloszillators mit hohem Temperaturkoeffizienten ändert sich erheblich mit Temperaturänderungen, und das erzeugte Signal wird als Impulseingang von Zähler 2 verwendet. Zähler 1 und das Temperaturregister sind auf einen Basiswert entsprechend -55°C voreingestellt. Zähler 1 zählt das vom Quarzoszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugte Impulssignal herunter. Wenn der voreingestellte Wert von Zähler 1 auf 0 sinkt, wird der Wert des Temperaturregisters um 1 erhöht, der voreingestellte Wert von Zähler 1 wird neu geladen und Zähler 1 beginnt erneut mit der Zählung der vom Kristalloszillator mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erzeugten Impulssignale . Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis Zähler 2 auf 0 zählt, und stoppt dann die Akkumulation des Temperaturregisterwerts. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert im Temperaturregister die gemessene Temperatur. Der Steilheitsakkumulator dient zur Kompensation und Korrektur der Nichtlinearität im Temperaturmess vorgang und sein Ausgang dient zur Korrektur des voreingestellten Werts von Zähler 1.
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| Entwerfen Sie einen Schaltplan für einen digitalen Temperatursensor | So funktioniert der digitale Temperatursensor DS18B20 |
2. Anwendungsschaltung des Temperatursensors DS18B20
1.Schaltplan für die parasitäre Stromversorgung des Temperatursensors DS18B20
Merkmale der parasitären Stromversorgung:
(1) Für die Fernmessung der Temperatur ist keine lokale Stromversorgung erforderlich.
(2) ROM kann ohne herkömmliche Stromversorgung gelesen werden.
(3) Die Schaltung ist einfacher und verwendet nur einen I/O-Port zur Temperaturmessung.
(4) Es ist nur für die Temperaturmessung mit einem einzelnen Temperatursensor geeignet und nicht für den Einsatz in batteriebetriebenen Systemen.
Parasitärer Stromversorgungsmodus des Temperatursensors DS18B20
2. DS18B20 Temperatursensor, parasitäres Netzteil, starkes Pull-Up-Netzteil, Schaltplan
Der starke Pull-up-Stromversorgungsmodus kann das Problem einer unzureichenden Stromversorgung lösen und eignet sich daher auch für Mehrpunkt-Temperaturmess anwendungen. Der Nachteil besteht darin, dass für eine starke Pull-up-Umschaltung eine weitere E/A-Portleitung benötigt wird.
DS18B20 Temperatursensor, parasitäre Stromversorgung, starker Pull-up-Stromversorgungsmodus
3. Externer Stromversorgungsmodus des DS18B20-Temperatursensors
Die externe Stromversorgungsmethode ist die beste Arbeitsmethode für den Temperatursensor DS18B20. Die Arbeit ist stabil und zuverlässig, die Entstörungsfähigkeit ist stark und die Schaltung ist relativ einfach. Es kann ein stabiles und zuverlässiges Mehrpunkt-Temperaturüberwachungssystem entwickelt werden, wie in der Abbildung gezeigt.
Schaltplan für Mehrpunkt-Temperaturmessung mit externer Stromversorgung
3. Vorsichtsmaßnahmen bei Verwendung des Temperatursensors DS18B20
(1) Ein geringer Hardware-Overhead erfordert zum Ausgleich eine relativ komplexe Software. Da zwischen dem DS18B20-Temperatursensor und dem Mikroprozessor eine serielle Datenübertragung verwendet wird, muss beim Lesen und Schreiben des DS18B20 der Lese- und Schreibzeitpunkt unbedingt gewährleistet sein. Andernfalls werden die Temperaturmess ergebnisse nicht gelesen. Wenn Sie Hochsprachen wie PL/M und C für die Systemprogrammierung verwenden, verwenden Sie am besten die Assemblersprache, um den DS18B20-Operationsteil zu implementieren.
(2) Die relevanten Informationen zum DS18B20-Temperatursensor erwähnen nicht die Anzahl der an einen einzelnen Bus angeschlossenen DS18B20, was leicht zu der irrigen Annahme führen kann, dass beliebig viele DS18B20 angeschlossen werden können. In praktischen Anwendungen ist dies nicht der Fall.
(3) Das an den Temperatursensor DS18B20 angeschlossene Buskabel hat eine Längenbeschränkung. Beim Entwurf eines Ferntemperatur mess systems mit DS18B20 müssen die Probleme der verteilten Buskapazität und der Impedanzanpassung vollständig berücksichtigt werden.
(4) Beim Design des Temperaturmess programms des DS18B20-Temperatursensors wartet das Programm nach der Ausgabe eines Temperatur umwandlung befehls an den DS18B20 immer auf das Rücksignal vom DS18B20. Sobald ein bestimmter DS18B20 einen schlechten Kontakt oder eine Unterbrechung aufweist, gibt es beim Lesen des DS18B20 durch das Programm kein Rücksignal und das Programm tritt in eine Endlosschleife ein.
(5) Es wird empfohlen, als Temperaturmess kabel ein abgeschirmtes 4-adriges Twisted-Pair-Kabel zu verwenden. Ein Kabelpaar ist mit dem Erdungskabel und dem Signalkabel verbunden, das andere Paar ist mit VCC und dem Erdungskabel verbunden und die Abschirmschicht ist an einem einzigen Punkt am Quellenende geerdet.
Abschluss
Der Temperatursensor DS18B20 (Anwendungsbeispiel für einen Temperatursensor) verfügt über die Eigenschaften eines größeren Spannungsbereichs und DS18B20 unterstützt Mehrpunkt-Netzwerkfunktionen. In diesem Artikel wird das Funktionsprinzip des Temperatursensors DS18B20 vorgestellt und mit dem Anwendungsschaltplan des Temperatursensors DS18B20 kombiniert. Ich glaube, dass jeder das Funktionsprinzip des DS18B20-Temperatursensors und seinen Anwendungsschaltplan versteht. Abschließend erinnert der Herausgeber alle daran, dass die Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung des DS18B20-Temperatursensors nicht ignoriert werden dürfen, um unnötige Verluste zu vermeiden.
