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 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Люстра на печатной схеме 10.12.2001 Оригинальный современный светильник создали дизайнеры итальянской светотехнической фирмы "Флос". В нем нет проводов: ток силой до 3 ампер подводится к каждой из восьми ламп по дорожке, напечатанной на толстом (1,5 сантиметра) защитном стекле светильника. Сверху каждый печатный проводник покрыт прочным слоем изоляции.

Другие интересные новости:

▪ ДНК превратили в логические вентили

▪ Грибной обмен

▪ Беспроводные наушники Google Pixel Buds Pro

▪ Cota - технология зарядки гаджетов по воздуху

▪ Мобильные телефоны не связаны с опухолями мозга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Должностные инструкции. Подборка статей

▪ статья Особенности автономного выживания в различных климатогеографических условиях. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Почему обновление компьютерной программы называется патчем? Подробный ответ

▪ статья Определение расстояний при помощи тысячных. Советы туристу

▪ статья Устройство для защиты электродвигателя от перегрева. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Схема, распиновка (распайка) кабеля Alcatel 311-315 BF3/4. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025