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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Свойства магнитного материала: от изолятора к металлу 13.03.2014 Ученые из Калифорнийского университета в Сан Диего создали материал, магнитные свойства которого сильно меняются в зависимости от температуры. Описание нового материала было представлено на конференции Американского физического общества, прошедшей в Денвере. В качестве основы для материала были использованы тонкопленочные оксид ванадия и никель. Оксид ванадия, как показали авторы ранее, меняет свойства проводимости при незначительном изменении температуры. Он является изолятором при низкой температуре, а в случае превышения некоторого порога начинает проявлять свойства металла. "Мы научились управлять магнитными свойствами материала без использования магнитного поля. В принципе это управление можно осуществлять при помощи электрического тока или напряжения" - пояснил свойства созданного материала Иван Шулер, один из авторов работы. Пока что у авторов получилось изменять магнитные свойства материала при помощи облучения лазером. В диапазоне всего в 20° его "сопротивляемость" магнитному полю (коэрцивность) изменялась почти в 5 раз. По мнению ученых, исследование нового материала может стать стимулом для создания новых магнитных носителей. Кроме того, на основе материала с подобными характеристиками возможно создание трансформаторов, которые будут устойчивы к шоковым нагрузкам.

Другие интересные новости:

▪ Синтетическое дерево не боится огня

▪ Происхождение домашней кошки

▪ Надежная керамика без обжига

▪ Светодиодный светофор

▪ Звонок через стратосферу

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Универсальная свободнолетающая модель. Советы моделисту

▪ статья В какой жидкости монета способна плавать, а пробка - утонуть? Подробный ответ

▪ статья Работа на вкладочно-швейных машинах. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Варианты использования энергии Солнца. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электропроводки. Выбор вида электропроводки, выбор проводов и кабелей и способа их прокладки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025