Principio de funcionamiento Ds18b20 y principio de medición de temperatura
Palabras clave: DS18B20, sensor de temperatura
DS18B20 es un nuevo sensor de temperatura inteligente desarrollado recientemente por DALLAS Semiconductor Company después de DS1820. En comparación con el termistor tradicional, puede leer directamente la temperatura medida y puede realizar una lectura de valor digital de 9 a 12 dígitos mediante una simple programación de acuerdo con los requisitos reales. Las cantidades digitales de 9 bits y 12 bits se pueden completar en 93,75 ms y 750 ms, respectivamente. Y la información leída del DS18B20 o la información escrita en el DS18B20 requiere solo una línea (interfaz de línea única) para leer y escribir. La potencia de conversión de temperatura se deriva del bus de datos, y el bus mismo también puede suministrar energía al DS18B20 adjunto sin energía adicional. Por lo tanto, el uso de DS18B20 hace que la estructura del sistema sea más simple y confiable. Ha mejorado enormemente la precisión de la medición de temperatura, el tiempo de conversión, la distancia de transmisión, la resolución y otros aspectos del DS1820, brindando un uso más conveniente y resultados más satisfactorios para el usuario.
DS18B20 es un nuevo sensor de temperatura inteligente desarrollado recientemente por DALLAS Semiconductor Company después de DS1820. En comparación con el termistor tradicional, puede leer directamente la temperatura medida y puede realizar una lectura de valor digital de 9 a 12 dígitos mediante una simple programación de acuerdo con los requisitos reales. Las cantidades digitales de 9 bits y 12 bits se pueden completar en 93,75 ms y 750 ms, respectivamente. Y la información leída del DS18B20 o la información escrita en el DS18B20 requiere solo una línea (interfaz de línea única) para leer y escribir. La potencia de conversión de temperatura se deriva del bus de datos, y el bus mismo también puede suministrar energía al DS18B20 adjunto sin energía adicional. Por lo tanto, el uso de DS18B20 hace que la estructura del sistema sea más simple y confiable. Ha mejorado enormemente la precisión de la medición de temperatura, el tiempo de conversión, la distancia de transmisión, la resolución y otros aspectos del DS1820, brindando un uso más conveniente y resultados más satisfactorios para el usuario.
Características principales de la DS18B20
1) El rango de voltaje adaptativo es de 3.0V a 5.5V, que puede ser alimentado por la línea de datos en el modo de potencia parasitaria.
2) Solo se requiere una línea entre el DS18B20 y el microprocesador para la comunicación bidireccional.
3) Admite la función de red multipunto, se pueden conectar múltiples DS18B20 en paralelo en las únicas tres líneas para lograr la medición de temperatura multipunto.
4) No se requieren componentes externos, y todos los elementos de detección y circuitos de conversión están integrados en un circuito como un triodo.
5) El rango de temperatura es -55 ° C ~ +125 ° C, la precisión es ± 0.5 ° C a -10 ° C ~ +85 ° C.
6) La resolución programable es de 9 a 12 bits, y las temperaturas resolubles correspondientes son 0.5 ° C, 0.25 ° C, 0.125 ° C y 0.0625 ° C, respectivamente, lo que permite una medición de temperatura de alta precisión.
7) Con una resolución de 9 bits, la temperatura se puede convertir a un número de hasta 93.75 ms, y el valor de la temperatura se puede convertir a un número de hasta 750 ms con una resolución de 12 bits.
8) Emite directamente la señal de temperatura digital, transmitida en serie a la CPU por un bus de una línea, y puede transmitir el código de verificación CRC, que tiene una fuerte capacidad antiinterferencia y corrección de errores.
9) Cuando se invierte la polaridad de la fuente de alimentación, el chip no se quemará debido al calor, pero no funcionará correctamente.
El DS18B20 sigue un protocolo de bus único. Cada medición de temperatura debe tener cuatro procesos:
inicialización, transferencia de comandos ROM, transferencia de comandos RAM e intercambio de datos.
Introducción al principio de funcionamiento ds18b20
El principio de medición de tiempo de lectura y escritura y temperatura del DS18B20 es el mismo que el del DS1820, excepto que el número de bits del valor de temperatura obtenido varía con la resolución, y el tiempo de retraso durante la conversión de temperatura se reduce de 2s a 750ms. El principio de medición de temperatura DS18B20 se muestra en la Figura 3. En la figura, la frecuencia de oscilación del oscilador de cristal de bajo coeficiente de temperatura se ve poco afectada por la temperatura, y una señal de pulso para generar una frecuencia fija se envía al contador 1. El coeficiente de temperatura del oscilador de cristal cambia su velocidad de oscilación con la temperatura, y la señal generada se utiliza como entrada de pulso del contador 2.
El contador 1 y el registro de temperatura están preajustados a un valor base correspondiente a -55 ° C. El contador 1 cuenta regresivamente la señal de pulso generada por el oscilador de cristal de coeficiente de baja temperatura. Cuando el valor predeterminado del contador 1 se reduce a 0, el valor del registro de temperatura se incrementará en 1, el valor predeterminado del contador 1 se volverá a cargar y el contador 1 se reiniciará contando la señal de pulso generada por el oscilador de cristal de coeficiente de baja temperatura . Este ciclo hasta que el contador 2 cuente hasta 0, se detiene la acumulación del valor del registro de temperatura y el valor en el registro de temperatura es la temperatura medida. El acumulador de pendiente se usa para compensar y corregir la no linealidad en el proceso de medición de temperatura, y su salida se usa para corregir el valor preestablecido del contador 1.
Figura 2
Principio de medición de temperatura ds18b20
El principio de medición de temperatura de DS18B20 se muestra en la Figura 2. La frecuencia de oscilación del oscilador de cristal de coeficiente de baja temperatura en la figura se ve poco afectada por la temperatura. Se suministra una señal de pulso para generar una frecuencia fija al contador de resta 1. El oscilador de cristal de coeficiente de alta temperatura cambia su frecuencia de oscilación con la temperatura, y la señal generada se usa como entrada de pulso del contador de sustracción 2. La puerta de conteo también está oculta en la figura. Cuando la puerta de conteo está abierta, 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 encendido de la compuerta de conteo está determinado por el oscilador de coeficiente de alta temperatura. Antes de cada medición, el número de base correspondiente a -55 ° C se coloca primero en el contador de resta 1 y el registro de temperatura. El contador de sustracción 1 y el registro de temperatura están preajustados a un valor base correspondiente a -55 ° C.
El contador de sustracción 1 realiza una sustracción contando la señal de pulso generada por el oscilador de cristal de coeficiente de baja temperatura. Cuando el valor predeterminado del contador de sustracción 1 se reduce a 0, el valor del registro de temperatura se incrementará en 1, y el valor predeterminado del contador de sustracción 1 se volverá a cargar. El contador de sustracción 1 se reinicia contando las señales de pulso generadas por el oscilador de cristal de coeficiente de baja temperatura. Este ciclo se repite hasta que el contador de resta 2 cuenta hasta 0, se detiene la acumulación del valor del registro de temperatura y el valor en el registro de temperatura es la temperatura medida.
El acumulador de pendiente en la Figura 2 se usa para compensar y corregir las no linealidades en el proceso de medición de temperatura. Su salida se utiliza para corregir el valor preestablecido del contador de resta. Mientras la puerta de conteo todavía no esté cerrada, el proceso anterior se repite hasta que el valor del registro de temperatura alcance el valor de temperatura medido. Este es el principio de medición de temperatura del DS18B20.
Además, dado que la función de comunicación de una sola línea DS18B20 se completa de una manera de tiempo compartido, tiene un concepto estricto de intervalo de tiempo, por lo que el tiempo de lectura y escritura es muy importante. Las diversas operaciones del sistema en el DS18B20 deben realizarse de acuerdo con el protocolo. El acuerdo operativo es: Inicializar DS18B20 (enviar pulso de reinicio) → enviar comando de función ROM → enviar comando de operación de memoria → procesar datos. El diagrama de tiempos para varias operaciones es el mismo que el DS1820.
