Principio de Medicion de Temperatura del Sensor DS18B20
¡Una explicación completa y detallada del sensor de temperatura digital DS18B20!
Diagrama de bloques del circuito de medición de temperatura interna de DS18B20:
La frecuencia de oscilación de un oscilador de cristal de bajo coeficiente de temperatura se ve muy poco afectada por la temperatura. Se utiliza para generar una señal de pulso de frecuencia fija y enviarla al contador de resta 1 para proporcionar al contador un pulso de conteo de frecuencia estable. La frecuencia de oscilación de los osciladores de cristal con coeficiente de alta temperatura cambia significativamente con los cambios de temperatura. Un oscilador muy sensible, la señal generada se utiliza como entrada de pulso del contador de resta 2, proporcionando al contador 2 un pulso de conteo cuya frecuencia cambia con la temperatura. También hay puertas de conteo implícitas en la figura. Cuando se abre la puerta de conteo, el DS18B20 cuenta los pulsos de reloj generados por el oscilador de coeficiente de baja temperatura para completar la medición de temperatura. El tiempo de apertura de la puerta de conteo está determinado por un oscilador de coeficiente de alta temperatura. Antes de cada medición, primero coloque el número base correspondiente a -55 ℃ en el contador de resta 1 y en el registro de temperatura respectivamente. El contador de restas 1 y el registro de temperatura están preestablecidos en un valor base correspondiente a -55°C. El contador de restas 1 realiza el conteo de restas en la señal de pulso generada por el oscilador de cristal de coeficiente de baja temperatura. Cuando el valor preestablecido del contador de resta 1 disminuye a 0, el valor del registro de temperatura aumentará en 1, el valor preestablecido del contador de resta 1 se recargará y el contador de resta 1 se reiniciará contando las señales de pulso generadas por la baja temperatura. Oscilador de cristal de coeficiente. Este ciclo continúa hasta que el contador de resta 2 cuenta hasta 0 y se detiene la acumulación del 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 de resta. Mientras la puerta de conteo no esté cerrada, el proceso anterior se repite hasta que el valor del registro de temperatura alcance el valor de temperatura medido.
3. Disposición de pines y diagrama de empaque del DS18B20
Diagrama de distribución de pines físicos DS18B20
DQ es el terminal de entrada/salida de señal digital; GND es la tierra de alimentación. VDD es el terminal de entrada de la fuente de alimentación externa y la fuente de alimentación es de 3,0 ~ 5,5 V (conectada a tierra cuando la fuente de alimentación parásita está conectada).
La interfaz de hardware de DS18B20 es muy sencilla. El método de suministro de energía es el suministro de energía para planificación familiar o el suministro de energía externo.
Cómo funciona el poder parásito
Cuando se alimenta con una fuente de alimentación parásita, es particularmente valioso en mediciones de temperatura remotas y en situaciones donde el espacio de medición es limitado. El principio de la fuente de alimentación parásita es "robar" la energía de la línea de datos cuando la línea de datos tiene un nivel alto. La carga se almacena en la capacitancia de suministro parásito y se utiliza para proporcionar energía al dispositivo cuando la línea de datos está baja. Cabe señalar que cuando el DS18B20 realiza una conversión de temperatura o copia los datos del caché a la EEPROM, la corriente requerida alcanzará los 1,5 mA, lo que excede la corriente que puede proporcionar el condensador. En este momento, se puede utilizar un transistor MOSFET para suministrar energía.
Modo de trabajo de fuente de alimentación externa
Cuando DS18B20 utiliza una fuente de alimentación externa, solo necesita conectar su línea de datos al puerto bidireccional de un bit del microcontrolador para realizar la transmisión de datos.
Nota: Cuando la temperatura es superior a 100 °C, no se puede utilizar energía parásita, porque la mayor corriente de fuga en el dispositivo hará que el bus no pueda detectar de manera confiable niveles altos y bajos, lo que resultará en un aumento en la tasa de error de bits de los datos. transmisión.
Diagrama de bloques del circuito de medición de temperatura interna de DS18B20:
La frecuencia de oscilación de un oscilador de cristal de bajo coeficiente de temperatura se ve muy poco afectada por la temperatura. Se utiliza para generar una señal de pulso de frecuencia fija y enviarla al contador de resta 1 para proporcionar al contador un pulso de conteo de frecuencia estable. La frecuencia de oscilación de los osciladores de cristal con coeficiente de alta temperatura cambia significativamente con los cambios de temperatura. Un oscilador muy sensible, la señal generada se utiliza como entrada de pulso del contador de resta 2, proporcionando al contador 2 un pulso de conteo cuya frecuencia cambia con la temperatura. También hay puertas de conteo implícitas en la figura. Cuando se abre la puerta de conteo, el DS18B20 cuenta los pulsos de reloj generados por el oscilador de coeficiente de baja temperatura para completar la medición de temperatura. El tiempo de apertura de la puerta de conteo está determinado por un oscilador de coeficiente de alta temperatura. Antes de cada medición, primero coloque el número base correspondiente a -55 ℃ en el contador de resta 1 y en el registro de temperatura respectivamente. El contador de restas 1 y el registro de temperatura están preestablecidos en un valor base correspondiente a -55°C. El contador de restas 1 realiza el conteo de restas en la señal de pulso generada por el oscilador de cristal de coeficiente de baja temperatura. Cuando el valor preestablecido del contador de resta 1 disminuye a 0, el valor del registro de temperatura aumentará en 1, el valor preestablecido del contador de resta 1 se recargará y el contador de resta 1 se reiniciará contando las señales de pulso generadas por la baja temperatura. Oscilador de cristal de coeficiente. Este ciclo continúa hasta que el contador de resta 2 cuenta hasta 0 y se detiene la acumulación del 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 de resta. Mientras la puerta de conteo no esté cerrada, el proceso anterior se repite hasta que el valor del registro de temperatura alcance el valor de temperatura medido.
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| Sensor de temperatura de adquisición DS18B20 con interfaz USB | Sensor de temperatura digital ds18b20 de 1 metro/1 cable |
3. Disposición de pines y diagrama de empaque del DS18B20
Diagrama de distribución de pines físicos DS18B20
DQ es el terminal de entrada/salida de señal digital; GND es la tierra de alimentación. VDD es el terminal de entrada de la fuente de alimentación externa y la fuente de alimentación es de 3,0 ~ 5,5 V (conectada a tierra cuando la fuente de alimentación parásita está conectada).
La interfaz de hardware de DS18B20 es muy sencilla. El método de suministro de energía es el suministro de energía para planificación familiar o el suministro de energía externo.
Cómo funciona el poder parásito
Cuando se alimenta con una fuente de alimentación parásita, es particularmente valioso en mediciones de temperatura remotas y en situaciones donde el espacio de medición es limitado. El principio de la fuente de alimentación parásita es "robar" la energía de la línea de datos cuando la línea de datos tiene un nivel alto. La carga se almacena en la capacitancia de suministro parásito y se utiliza para proporcionar energía al dispositivo cuando la línea de datos está baja. Cabe señalar que cuando el DS18B20 realiza una conversión de temperatura o copia los datos del caché a la EEPROM, la corriente requerida alcanzará los 1,5 mA, lo que excede la corriente que puede proporcionar el condensador. En este momento, se puede utilizar un transistor MOSFET para suministrar energía.
Modo de trabajo de fuente de alimentación externa
Cuando DS18B20 utiliza una fuente de alimentación externa, solo necesita conectar su línea de datos al puerto bidireccional de un bit del microcontrolador para realizar la transmisión de datos.
Nota: Cuando la temperatura es superior a 100 °C, no se puede utilizar energía parásita, porque la mayor corriente de fuga en el dispositivo hará que el bus no pueda detectar de manera confiable niveles altos y bajos, lo que resultará en un aumento en la tasa de error de bits de los datos. transmisión.
