Termometr o podwyższonej dokładności z czujnikiem DS18S20. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Termometr o podwyższonej dokładności z czujnikiem DS18S20. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła

Komentarze do artykułu

Zaproponowano urządzenie do pomiaru temperatury oparte na mikrokontrolerze ATmega8515 i czujniku temperatury DS18S20, charakteryzujące się prostotą obwodu i konstrukcji przy zwiększonej dokładności pomiaru.

Obecnie produkowanych jest wiele różnych czujników temperatury, zarówno analogowych, jak i cyfrowych. Jednak wiele czujników analogowych charakteryzuje się znacząco nieliniową zależnością parametru wyjściowego od temperatury (termistory), sygnały innych czujników (termopary) muszą zostać znacznie wzmocnione przed użyciem.

Wszystkie wymagają często kalibracji wyprodukowanego miernika temperatury względem termometru wzorcowego, w celu wyeliminowania błędów systematycznych. Czujniki cyfrowe są zwykle kalibrowane fabrycznie i mają liniową skalę temperatury.

Do zastosowania w urządzeniu wybrano wspólny czujnik cyfrowy DS18S20. Według [1] jest w stanie mierzyć temperatury w zakresie od -55 do +125°C. Niestety prawie wszystkie znane termometry z tym czujnikiem (przykładowo w [2]) nie wykorzystują możliwości uzyskania z niego wartości temperatury z rozdzielczością mniejszą niż 0,5°C. Wynika to najwyraźniej z konieczności odczytania dodatkowych informacji z czujnika i wykonania obliczeń z wykorzystaniem operacji dzielenia, która jest złożona dla prostego mikrokontrolera. Ta funkcja została zaimplementowana w proponowanym termometrze. Temperatura mierzona jest w krokach co 0,1°C, co pozwala na dokładniejsze śledzenie trendów jej zmian.

Dzięki zastosowaniu 40-pinowego mikrokontrolera ATmega8515-16PU obwód miernika temperatury pokazany na rys. 1 okazało się stosunkowo proste. Czujnik DS18S20 (BK1) jest podłączony do mikrokontrolera poprzez interfejs 1-Wire. Do sterowania czujnikiem wybierane jest w mikrokontrolerze wyjście PE1, a wejście PE0 odbiera informację z czujnika. Zastosowanie dwóch pinów zamiast jednego znacznie uprościło program mikrokontrolera.

Termometr o wysokiej dokładności z czujnikiem DS18S20
Ryż. 1. Schemat miernika temperatury

Działanie interfejsu 1-Wire opiera się na kodowaniu zer logicznych i jedynek przesyłanych nim w określonych odstępach czasu. Czas trwania tych interwałów jest ustalony dość sztywno, dlatego mikrokontroler taktowany jest z generatora stabilizowanego zewnętrznym rezonatorem kwarcowym ZQ1 i zapewniającym czas zegara maszynowego wynoszący 0,25 μs.

Po wydaniu czujnikowi polecenia rozpoczęcia cyklu pomiaru temperatury, mikrokontroler oczekuje na jego zakończenie. Odczytuje wówczas z wewnętrznych rejestrów czujnika nie tylko powszechnie stosowaną wartość mierzonej temperatury T_ism z najmniej znaczącą wartością bitu 0,5 ^оC, ale także dwa współczynniki korygujące. Współczynnik K₁(COUNT_PER_C) - liczba impulsów generowanych wewnątrz czujnika na stopień temperatury. Współczynnik K2 (COUNT_REMAIN) to reszta na wewnętrznym liczniku po zliczeniu całej części zmierzonej wartości temperatury. Mikrokontroler oblicza nastawioną wartość temperatury T korzystając ze wzoru podobnego do podanego w danych referencyjnych czujnika DS18S20:

T = int(T_ism) - 0,25 + (K₁ - K₂)/K₁

Wartość temperatury jest wyprowadzana przez porty A, B i C mikrokontrolera, których wyjścia są połączone poprzez rezystory ograniczające prąd R2-R9, R12-R25 z katodami siedmioelementowych wskaźników LED HG1-HG3 ze wspólnym anoda. Wyświetlana jest temperatura w zakresie od -55 do +99,9°C. Ujemne wartości temperatur, mieszczące się w przedziale -55...-10°C, prezentowane są jako liczby całkowite ze znakiem minus (rys. 2, a). W zakresie -9,9...-0,1°C temperatura jest wyświetlana z dziesiętnymi częściami stopnia i znakiem minus (rys. 2,6). Wartości dodatnie z zakresu 0...+99,9°C wyświetlane są bez znaku z dziesiętnymi częściami stopnia (rys. 2,c).

Termometr o wysokiej dokładności z czujnikiem DS18S20
Ryż. 2. Wyświetlacz temperatury

Termometr montowany jest na płycie technologicznej z włókna szklanego z metalizowanymi otworami umieszczonymi na siatce o rastrze 2,5 mm (rys. 3). Na płytce zamontowany jest panel dla mikrokontrolera. Kondensatory C1-C3 są ceramiczne. Montaż przeprowadzono po odwrotnej stronie montażowej płytki za pomocą drutu MGTF. Czujnik temperatury VK1 można wykonać zdalnie, podłączając go do płytki trzema skręconymi przewodami o długości nie większej niż 5 m.

Termometr o wysokiej dokładności z czujnikiem DS18S20
Ryż. 3. Termometr montuje się na płycie technologicznej z włókna szklanego z metalizowanymi otworami

Prąd pobierany przez termometr, w zależności od wartości temperatury wyświetlanej na wskaźnikach, waha się od 50 do 110 mA. Przy zastosowaniu mikrokontrolera wskazanego na schemacie termometr może być zasilany z dowolnego źródła napięcia stałego 4,5...5,5 V. Przy zasilaniu bateryjnym zaleca się wymianę mikrokontrolera na

ATmega8515L-8PU, który pracuje przy napięciu zasilania 2,7...5,5 V, które praktycznie pokrywa się z dopuszczalnym napięciem zasilania czujnika DS18S20 (3...5,5 V).

Program mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/05/mega8515.zip.

literatura

Bardzo precyzyjny 1-przewodowy termometr cyfrowy — URL: robotstorehk. com/sensors/doc/DS18S20.pdf.
Samokhin I. Termometr cyfrowy z funkcją kontroli termostatu. - Radio, 2007, nr 7, s. 35-36. XNUMX, XNUMX.

Autorzy: E. Lukyanenko, N. Nikitina, A. Starykh

Zobacz inne artykuły Sekcja Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Gazowany ocean Enceladusa 11.04.2011

Jeden z księżyców Saturna, Enceladus, znany jest od 2005 roku z fontann wody, która zamarza w locie na swoim biegunie południowym. Nowy model struktury oceanu Enceladus, opracowany przez pracownika NASA Dennisa Matsona.

Badacz sugeruje, że ocean pokrywający całą planetę zawiera dwutlenek węgla, metan, azot i inne gazy. Kiedy woda unosi się na powierzchnię oceanu, bąbelki gazu rozszerzają się i wytwarzają ciśnienie, które wyrzuca fontannę przez szczeliny lodowe. Woda unosi się do skorupy lodowej, ponieważ dno oceanu jest ogrzewane przez rozpad radioaktywny w jądrze Enceladusa.

Hipoteza opiera się na analizie lodu i pyłu wyrzucanego przez fontanny (analizę przeprowadziła sonda kosmiczna Cassini).

Inne ciekawe wiadomości:

▪ cement roślinny

▪ USB4 w wersji 2.0

▪ Tlen pomoże efektywniej przetwarzać energię słoneczną

▪ Procesor fotoniczny

▪ Sony i Samsung kontynuują wyścig LCD

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Bezpieczeństwo pracy. Wybór artykułów

▪ artykuł Koło fortuny. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego wielu biednych ludzi w Dżakarcie pracuje jako pasażerowie samochodów? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł z akonitu. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Fotoprzekaźnik z tyratronem na MTX-90. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Schemat, pinout (pinout) kabel Siemens C-25 (max232). Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn