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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Пепел вулкана 08.12.2011 Когда в апреле 2010 года извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль привело к прекращению полетов над Европой, некоторые специалисты утверждали, что это излишняя перестраховка - выброшенное вулканом облако пепла не так уж опасно для авиационных двигателей. Однако в университете Копенгагена (Дания) недавно изучили частицы вулканического пепла под растровым электронным микроскопом, и это исследование показало, что частицы всех размеров - от сотни нанометров до десятых долей миллиметра - действительно обладали острыми краями и потому могли повредить лопатки турбин и сделать матовым стекло пилотской кабины.

Другие интересные новости:

▪ Сверхминиатюрные катушки индуктивности без намотки

▪ Биоразлагаемые шлепанцы из водорослей

▪ Малошумящий прецизионный усилитель

▪ Видеокарта Radeon RX 7900M

▪ Стандарт HDMI 2.1

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Сермяжная правда. Крылатое выражение

▪ статья Как английским ополченцам предписывалось уничтожать танки с помощью молотка? Подробный ответ

▪ статья Сель. Советы туристу

▪ статья Диодно-разделительная приставка для телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усовершенствованный простой блок питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026