Diagrama de Circuito de Diseno del Sensor de Temperatura DS18B20
La temperatura está estrechamente relacionada con la producción industrial y agrícola. La medición y control de la temperatura son la garantía para mejorar la eficiencia productiva, garantizar la calidad del producto, garantizar la seguridad de la producción y ahorrar energía. Con el continuo desarrollo de la industria, debido a la universalidad de la medición de temperatura, la participación de mercado de los sensores de temperatura ha aumentado considerablemente, ocupando el primer lugar entre los sensores. El sensor de temperatura digital DS18B20 es el primer sensor de temperatura del mundo que admite la interfaz "bus de un cable". Ahora, la nueva generación de sensores de temperatura DS18B20 es más pequeña, más económica y más flexible. El sensor de temperatura DS18B20 mide el rango de temperatura de -55 ℃ a +125 ℃. En el rango de -10 ℃ ~ +85 ℃, la precisión es ±0,5 ℃. La temperatura local se transmite directamente de forma digital a través del "bus unifilar", lo que mejora enormemente la capacidad antiinterferencias del sistema. Basado en la importancia del sensor de temperatura DS18B20, el editor ha compilado el principio de funcionamiento y el diagrama del circuito de aplicación del sensor de temperatura DS18B20 para su referencia.
1. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 (principio de funcionamiento de resistencia térmica)
El diagrama de bloques del principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 se muestra en la figura:
Diagrama de bloques del principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20
La frecuencia de oscilación del oscilador de cristal de bajo coeficiente de temperatura en la figura se ve muy poco afectada por la temperatura y se utiliza para generar una señal de pulso de frecuencia fija y enviarla al contador 1. La frecuencia de oscilación del oscilador de cristal con coeficiente de alta temperatura cambia significativamente con los cambios de temperatura, y la señal generada se utiliza como entrada de pulso del contador 2. El contador 1 y el registro de temperatura están preestablecidos en un valor base correspondiente a -55°C. El contador 1 cuenta regresivamente la señal de pulso generada por el oscilador de cristal de bajo coeficiente de temperatura. Cuando el valor preestablecido del contador 1 disminuye a 0, el valor del registro de temperatura aumentará en 1, el valor preestablecido del contador 1 se recargará y el contador 1 reiniciará contando las señales de pulso generadas por el oscilador de cristal de coeficiente de temperatura bajo. . Este ciclo continúa hasta que el contador 2 cuenta hasta 0, luego deja de acumular el valor del registro de temperatura. En este momento, el valor en el registro de temperatura es la temperatura medida. El acumulador de pendiente se utiliza para compensar y corregir la no linealidad en el proceso de medición de temperatura, y su salida se utiliza para corregir el valor preestablecido del contador 1.
2. Circuito de aplicación del sensor de temperatura DS18B20
1. Diagrama del circuito de fuente de alimentación parásita del sensor de temperatura DS18B20
Características de la fuente de alimentación parásita:
(1) Al realizar mediciones de temperatura remotas, no se requiere fuente de alimentación local.
(2) La ROM se puede leer sin fuente de alimentación convencional.
(3) El circuito es más simple y utiliza solo un puerto de E/S para medir la temperatura.
(4) Solo es adecuado para su uso cuando se mide la temperatura con un solo sensor de temperatura y no es adecuado para su uso en sistemas que funcionan con baterías.
Modo de fuente de alimentación parásita del sensor de temperatura DS18B20
2. Diagrama del circuito de fuente de alimentación pull-up fuerte de fuente de alimentación parásita del sensor de temperatura DS18B20
El fuerte modo de fuente de alimentación pull-up puede resolver el problema del suministro de corriente insuficiente, por lo que también es adecuado para aplicaciones de medición de temperatura multipunto. La desventaja es que ocupa una línea de puerto de E/S más para una conmutación pull-up potente.
DS18B20 sensor de temperatura fuente de alimentación parásita fuerte modo de fuente de alimentación pull-up
3. Modo de fuente de alimentación externa del sensor de temperatura DS18B20
El método de fuente de alimentación externa es el mejor método de trabajo para el sensor de temperatura DS18B20. El trabajo es estable y confiable, la capacidad antiinterferencias es fuerte y el circuito es relativamente simple, se puede desarrollar un sistema de monitoreo de temperatura multipunto estable y confiable, como se muestra en la figura.
Diagrama del circuito de medición de temperatura multipunto con fuente de alimentación externa
3. Precauciones al utilizar el sensor de temperatura DS18B20
(1) La pequeña sobrecarga de hardware requiere un software relativamente complejo para compensar. Dado que la transmisión de datos en serie se utiliza entre el sensor de temperatura DS18B20 y el microprocesador, la sincronización de lectura y escritura debe garantizarse estrictamente al leer y escribir en el DS18B20. De lo contrario, no se leerán los resultados de la medición de temperatura. Cuando se utilizan lenguajes de alto nivel como PL/M y C para la programación del sistema, es mejor utilizar lenguaje ensamblador para implementar la parte operativa DS18B20.
(2) La información relevante sobre el sensor de temperatura DS18B20 no menciona la cantidad de DS18B20 conectados a un solo bus, lo que fácilmente puede llevar a las personas a creer erróneamente que se puede conectar cualquier cantidad de DS18B20. En aplicaciones prácticas este no es el caso.
(3) El cable de bus conectado al sensor de temperatura DS18B20 tiene un límite de longitud. Al diseñar un sistema de medición de temperatura a larga distancia utilizando DS18B20, se deben considerar plenamente los problemas de adaptación de impedancia y capacitancia distribuida del bus.
(4) En el diseño del programa de medición de temperatura del sensor de temperatura DS18B20, después de emitir un comando de conversión de temperatura al DS18B20, el programa siempre espera la señal de retorno del DS18B20. Una vez que un determinado DS18B20 tiene un mal contacto o desconexión, cuando el programa lee el DS18B20, no habrá señal de retorno y el programa entrará en un bucle infinito.
(5) Se recomienda utilizar un par trenzado blindado de 4 núcleos para el cable de medición de temperatura. Un par de cables está conectado al cable de tierra y al cable de señal, el otro par está conectado al VCC y al cable de tierra, y la capa de blindaje está conectada a tierra en un único punto en el extremo de la fuente.
Conclusión
El sensor de temperatura DS18B20 (ejemplo de aplicación del sensor de temperatura) tiene las características de un rango de voltaje más amplio y DS18B20 admite funciones de red multipunto. Este artículo presenta el principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 y lo combina con el diagrama del circuito de aplicación del sensor de temperatura DS18B20. Creo que todos comprenden el principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 y su diagrama de circuito de aplicación. Finalmente, el editor recuerda a todos que no se pueden ignorar las precauciones al utilizar el sensor de temperatura DS18B20 para evitar pérdidas innecesarias.
1. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 (principio de funcionamiento de resistencia térmica)
El diagrama de bloques del principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 se muestra en la figura:
La frecuencia de oscilación del oscilador de cristal de bajo coeficiente de temperatura en la figura se ve muy poco afectada por la temperatura y se utiliza para generar una señal de pulso de frecuencia fija y enviarla al contador 1. La frecuencia de oscilación del oscilador de cristal con coeficiente de alta temperatura cambia significativamente con los cambios de temperatura, y la señal generada se utiliza como entrada de pulso del contador 2. El contador 1 y el registro de temperatura están preestablecidos en un valor base correspondiente a -55°C. El contador 1 cuenta regresivamente la señal de pulso generada por el oscilador de cristal de bajo coeficiente de temperatura. Cuando el valor preestablecido del contador 1 disminuye a 0, el valor del registro de temperatura aumentará en 1, el valor preestablecido del contador 1 se recargará y el contador 1 reiniciará contando las señales de pulso generadas por el oscilador de cristal de coeficiente de temperatura bajo. . Este ciclo continúa hasta que el contador 2 cuenta hasta 0, luego deja de acumular el valor del registro de temperatura. En este momento, el valor en el registro de temperatura es la temperatura medida. El acumulador de pendiente se utiliza para compensar y corregir la no linealidad en el proceso de medición de temperatura, y su salida se utiliza para corregir el valor preestablecido del contador 1.
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| Diseño del diagrama del circuito del sensor de temperatura digital | Cómo funciona el sensor de temperatura digital DS18B20 |
2. Circuito de aplicación del sensor de temperatura DS18B20
1. Diagrama del circuito de fuente de alimentación parásita del sensor de temperatura DS18B20
Características de la fuente de alimentación parásita:
(1) Al realizar mediciones de temperatura remotas, no se requiere fuente de alimentación local.
(2) La ROM se puede leer sin fuente de alimentación convencional.
(3) El circuito es más simple y utiliza solo un puerto de E/S para medir la temperatura.
(4) Solo es adecuado para su uso cuando se mide la temperatura con un solo sensor de temperatura y no es adecuado para su uso en sistemas que funcionan con baterías.
Modo de fuente de alimentación parásita del sensor de temperatura DS18B20
2. Diagrama del circuito de fuente de alimentación pull-up fuerte de fuente de alimentación parásita del sensor de temperatura DS18B20
El fuerte modo de fuente de alimentación pull-up puede resolver el problema del suministro de corriente insuficiente, por lo que también es adecuado para aplicaciones de medición de temperatura multipunto. La desventaja es que ocupa una línea de puerto de E/S más para una conmutación pull-up potente.
DS18B20 sensor de temperatura fuente de alimentación parásita fuerte modo de fuente de alimentación pull-up
3. Modo de fuente de alimentación externa del sensor de temperatura DS18B20
El método de fuente de alimentación externa es el mejor método de trabajo para el sensor de temperatura DS18B20. El trabajo es estable y confiable, la capacidad antiinterferencias es fuerte y el circuito es relativamente simple, se puede desarrollar un sistema de monitoreo de temperatura multipunto estable y confiable, como se muestra en la figura.
Diagrama del circuito de medición de temperatura multipunto con fuente de alimentación externa
3. Precauciones al utilizar el sensor de temperatura DS18B20
(1) La pequeña sobrecarga de hardware requiere un software relativamente complejo para compensar. Dado que la transmisión de datos en serie se utiliza entre el sensor de temperatura DS18B20 y el microprocesador, la sincronización de lectura y escritura debe garantizarse estrictamente al leer y escribir en el DS18B20. De lo contrario, no se leerán los resultados de la medición de temperatura. Cuando se utilizan lenguajes de alto nivel como PL/M y C para la programación del sistema, es mejor utilizar lenguaje ensamblador para implementar la parte operativa DS18B20.
(2) La información relevante sobre el sensor de temperatura DS18B20 no menciona la cantidad de DS18B20 conectados a un solo bus, lo que fácilmente puede llevar a las personas a creer erróneamente que se puede conectar cualquier cantidad de DS18B20. En aplicaciones prácticas este no es el caso.
(3) El cable de bus conectado al sensor de temperatura DS18B20 tiene un límite de longitud. Al diseñar un sistema de medición de temperatura a larga distancia utilizando DS18B20, se deben considerar plenamente los problemas de adaptación de impedancia y capacitancia distribuida del bus.
(4) En el diseño del programa de medición de temperatura del sensor de temperatura DS18B20, después de emitir un comando de conversión de temperatura al DS18B20, el programa siempre espera la señal de retorno del DS18B20. Una vez que un determinado DS18B20 tiene un mal contacto o desconexión, cuando el programa lee el DS18B20, no habrá señal de retorno y el programa entrará en un bucle infinito.
(5) Se recomienda utilizar un par trenzado blindado de 4 núcleos para el cable de medición de temperatura. Un par de cables está conectado al cable de tierra y al cable de señal, el otro par está conectado al VCC y al cable de tierra, y la capa de blindaje está conectada a tierra en un único punto en el extremo de la fuente.
Conclusión
El sensor de temperatura DS18B20 (ejemplo de aplicación del sensor de temperatura) tiene las características de un rango de voltaje más amplio y DS18B20 admite funciones de red multipunto. Este artículo presenta el principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 y lo combina con el diagrama del circuito de aplicación del sensor de temperatura DS18B20. Creo que todos comprenden el principio de funcionamiento del sensor de temperatura DS18B20 y su diagrama de circuito de aplicación. Finalmente, el editor recuerda a todos que no se pueden ignorar las precauciones al utilizar el sensor de temperatura DS18B20 para evitar pérdidas innecesarias.
