Термометр повышенной точности с датчиком DS18S20. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Предлагается устройство измерения температуры, выполненное на микроконтроллере ATmega8515 и датчике температуры DS18S20, отличающееся простотой схемы и конструкции при повышенной точности измерения.

Сегодня выпускаются много различных датчиков температуры, как аналоговых, так и цифровых. Однако многие аналоговые датчики имеют существенно нелинейную зависимость выходного параметра от температуры (терморезисторы), сигналы других (термопар) приходится значительно усиливать перед использованием.

Все они зачастую требуют калибровать изготовленный измеритель температуры по образцовому термометру, чтобы устранить систематическую погрешность. Цифровые датчики калиброваны, как правило, на заводе и имеют линейную шкалу температуры.

Для использования в приборе был выбран распространенный цифровой датчик DS18S20. Согласно [1], он способен измерять температуру в интервале от -55 до +125°С. К сожалению, почти во всех известных термометрах с этим датчиком (например, в [2]) не используется возможность получать от него значения температуры с дискретностью меньше 0,5 °С. Это, видимо, связано с необходимостью считывать с датчика дополнительную информацию и производить вычисления с использованием сложной для простого микроконтроллера операции деления. В предлагаемом термометре эта возможность реализована. Отсчет температуры ведется с дискретностью 0,1 °C, что позволяет точнее отслеживать тенденции ее изменения.

Благодаря использованию 40-выводного микроконтроллера ATmega8515-16PU схема измерителя температуры, изображенная на рис. 1, получилась сравнительно простой. Датчик DS18S20 (ВК1) связан с микроконтроллером по интерфейсу 1-Wire. Для управления датчиком в микроконтроллере выбран выход PE1, а принимает информацию от датчика вход PE0. Использование двух выводов вместо одного существенно упростило программу микроконтроллера.

Рис. 1. Схема измерителя температуры

Работа интерфейса 1-Wire основана на кодировании передаваемых по нему логических нулей и единиц определенными интервалами времени. Длительность этих интервалов задана довольно жестко, поэтому микроконтроллер тактируется от генератора, стабилизированного внешним кварцевым резонатором ZQ1 и обеспечивающего длительность машинного такта 0,25 мкс.

Подав датчику команду начать цикл измерения температуры, микроконтроллер ждет его окончания. Затем он читает из внутренних регистров датчика не только обычно используемое измеренное значение температуры Т_изм с ценой младшего двоичного разряда 0,5 ^оС, но и два поправочных коэффициента к нему. Коэффициент K₁ (COUNT_PER_C) - число импульсов, генерируемых внутри датчика на один градус температуры. Коэффициент K2 (COUNT_REMAIN) - остаток во внутреннем счетчике после отсчета целой части значения измеренной температуры. Расчет уточненного значения температуры T микроконтроллер выполняет по формуле, аналогичной приведенной в справочных данных датчика DS18S20:

T = int(Т_изм) - 0,25 + (K₁ - K₂) / K₁

Вывод значения температуры происходит через порты A, B и C микроконтроллера, выводы которых соединены через ограничивающие ток резисторы R2-R9, R12-R25 с катодами элементов светодиодных семиэлементных индикаторов HG1-HG3 с общим анодом. Отображается температура от -55 до +99,9 °С. Отрицательные значения температуры, лежащие в пределах -55...-10°С, отображаются целыми числами со знаком минус (рис. 2,а). В интервале-9,9...-0,1 °С температура отображается с десятыми долями градуса и знаком минус (рис. 2,6). Положительные значения в интервале 0...+99,9°С выводятся без знака с десятыми долями градуса (рис. 2,в).

Рис. 2. Отображение температуры

Термометр собран на стеклотекстолитовой технологической плате с металлизированными отверстиями, расположенными по сетке с шагом 2,5 мм (рис. 3). Для микроконтроллера на плате установлена панель. Конденсаторы С1-C3 - керамические. Монтаж произведен на обратной установке деталей стороне платы проводом МГТФ. Датчик температуры ВК1 можно сделать выносным, соединив его с платой тройкой свитых проводов длиной не более 5 м.

Рис. 3. Термометр собран на стеклотекстолитовой технологической плате с металлизированными отверстиями

Потребляемый термометром ток, в зависимости от выводимого на индикаторы значения температуры, изменяется от 50 до 110 мА. При использовании указанного на схеме микроконтроллера термометр может быть запитан от любого источника постоянного напряжения 4,5...5,5 В. При питании от батареи микроконтроллер желательно заменить на

ATmega8515L-8PU, который работает при напряжении питания 2,7...5,5 В, что практически совпадает с допустимым напряжением питания датчика DS18S20 (3...5,5 В).

Программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/05/mega8515.zip.

Литература

1. High precision 1-Wire Digital Thermometer - URL: robotstorehk. com/sensors/doc/DS18S20.pdf.
2. Самохин И. Цифровой термометр с функцией управления термостатом. - Радио, 2007, № 7, с. 35, 36.

Авторы: Е. Лукьяненко, Н. Никитина, А. Старых

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 15.07.2025

Вопрос о том, сколько нужно спать, чтобы чувствовать себя отдохнувшим, волнует миллионы людей по всему миру. Общепринятая рекомендация - восемь часов сна - давно стала стандартом, однако недавние исследования ставят под сомнение ее универсальность. Оказалось, что продолжительность здорового сна зависит не только от биологии, но и от культурных и социальных условий. Американские ученые провели масштабное исследование, охватившее около пяти тысяч человек из двадцати стран. Полученные данные выявили значительные различия в продолжительности сна в зависимости от места проживания. Например, в Японии средний человек спит всего около шести часов с небольшим, тогда как во Франции этот показатель приближается к восьми. Канадцы, в свою очередь, в среднем спят по семь с половиной часов. Один из руководителей исследования, профессор социальной и культурной психологии Стивен Хайне из Университета Британской Колумбии, подчеркивает, что универсального стандарта сна не существует. По его словам, ...>>

Компьтерная оценка состояния культурных растений 15.07.2025

Современное сельское хозяйство переживает технологическую революцию, и одной из ключевых задач становится точная диагностика состояния растений. Устойчивость к климатическим изменениям, экономное использование ресурсов и повышение урожайности требуют новых подходов. Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме предложили инновационное решение, объединив возможности дронов и искусственного интеллекта. Традиционные методы дистанционного анализа в агросекторе сталкиваются с ограничениями: они не всегда способны точно определить комбинированный стресс у растений, возникающий, например, при одновременном дефиците влаги и азота. Чтобы преодолеть это, израильские ученые оснастили дроны сложной системой сенсоров - гиперспектральными, тепловыми и RGB-камерами. Эти камеры не просто фиксируют изображение, но и собирают обширные данные о состоянии листвы, позволяя "увидеть" скрытые признаки стресса, незаметные невооруженному глазу. Для обработки полученных изображений и сигналов был ...>>

Особенности восприятия старости 14.07.2025

Понятие старости зачастую оказывается субъективным и подвижным: то, что кажется "преклонным возрастом" в юности, в зрелости уже воспринимается иначе. Исследования показывают, что границы старения не столько определяются биологическим возрастом, сколько зависят от психологического восприятия и отношения к собственному телу и уму. Недавнее исследование, проведенное в США среди двух тысяч человек старше сорока лет, позволило ученым определить, в каком возрасте американцы начинают ощущать себя "старыми". Оказалось, что чувство старения в среднем наступает уже к 47 годам, а заметная обеспокоенность внешними возрастными изменениями - примерно к пятидесяти. Это тот момент, когда люди чаще начинают замечать морщины, снижение тонуса кожи и общую усталость. На фоне этих внешних изменений многие участники признались, что испытывают тревогу по поводу когнитивного спада. Более половины респондентов признались, что хотя бы раз в день забывают, что собирались сказать, а четверть - теряют мысль ...>>

Случайная новость из Архива Граната-помехогенератор 11.07.2012 Израильская компания Netline Communications Technologies представила оригинальный боеприпас: самый маленький в своем роде помехогенератор. Сделанный в форме ручной гранаты помехогенератор Portable Jammer Pack (PJP) прежде всего предназначен для блокирования радиовзрывателей, в том числе и самодельных взрывных устройств. В бою часто вызывает сомнение безопасность того или иного здания, припаркованного автомобиля и т.д. Имея PJP, боец может просто выдернуть предохранительную чеку и забросить помехогенератор в подозрительное место. В определенных случаях небольшие габариты и мощность помехогенератора даже на пользу, например, снижению помех системам связи и возможности забросить помехогенератор за угол или в окно. Также PJP можно использовать в пешем патруле, когда носить тяжелый помехогенератор нецелесообразно. Несмотря на небольшие габариты, PJP весит не так уж и мало - 1,1 кг. Однако это в несколько раз меньше веса самых легких носимых приборов аналогичного назначения. Разработчикам пришлось изрядно потрудиться, чтобы изготовить гранату-помехогенератор. Для этого применены миниатюрные твердотельные микросхемы-антенны. Для защиты от ударов корпус гранаты покрыт резиной. Поскольку в течение 30 минут непрерывной работы аккумуляторы PJP отдают всю свою мощность, имеются специальные теплопоглощающие элементы, предохраняющие электронику от перегрева. Гранату PJP применять просто: срываешь чеку, как в обычной гранате, и бросаешь в нужном направлении. Помехи заглушают пульты дистанционного управления и детонаторы самодельных и промышленных взрывных устройств. При этом специалисты-техники могут запрограммировать гранату заранее, чтобы заблокировать определенные частоты, в том числе и радиосвязи противника. Для этого PJP можно подключить к ноутбуку. В силу бесшумной работы и небольших габаритов, противнику гранату-помехогенератор обнаружить довольно трудно. При этом если все пойдет хорошо, гранату можно найти, зарядить и использовать повторно.

Другие интересные новости:

▪ Жуки - самые живучие существа

▪ П-образные фотоэлектрические датчики серии BUP от Autonics

▪ Эффективный инфракрасный светодиодный кристалл от Osram

▪ Магнит мешает лгать

▪ Подводное фото станет четким

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовая электроника. Подборка статей

▪ статья Мини-трактор МТ-5. Чертеж, описание

▪ статья Когда стали праздновать День всех святых? Подробный ответ

▪ статья Штамповщик при работе на прессах. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Музыкальный звонок на микросхемах серии УМС. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стереодекодер сигналов с пилот-тоном. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025