DS18S20 센서로 정확도를 높인 온도계. 계획, 설명

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DS18S20 센서로 정확도를 높인 온도계. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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ATmega8515 마이크로컨트롤러와 DS18S20 온도 센서를 기반으로 한 온도 측정 장치를 제안하며, 측정 정확도를 높인 간단한 회로와 설계가 특징입니다.

오늘날 아날로그와 디지털 모두에서 다양한 온도 센서가 생산됩니다. 그러나 많은 아날로그 센서는 온도(서미스터)에 대한 출력 매개변수의 상당한 비선형 의존성을 가지고 있으며 다른 센서(열전대)의 신호는 사용하기 전에 크게 증폭되어야 합니다.

그들 모두는 시스템 오류를 제거하기 위해 제조된 온도계를 기준 온도계에 대해 보정해야 하는 경우가 많습니다. 디지털 센서는 일반적으로 공장에서 보정되며 선형 온도 눈금을 갖습니다.

장치에 사용하기 위해 일반적인 디지털 센서 DS18S20을 선택했습니다. [1]에 따르면 -55 ~ +125°C 범위의 온도를 측정할 수 있습니다. 불행하게도, 이 센서가 있는 거의 모든 알려진 온도계(예: [2])는 0,5°C 미만의 분해능으로 온도 값을 얻는 기능을 사용하지 않습니다. 이는 단순한 마이크로컨트롤러로는 어려운 나눗셈 연산을 통해 센서에서 추가 정보를 읽고 계산을 수행해야 하기 때문인 것으로 보인다. 제안된 온도계에서 이러한 가능성이 실현됩니다. 온도는 0,1°C의 분해능으로 측정되므로 변화 추세를 보다 정확하게 추적할 수 있습니다.

40핀 ATmega8515-16PU 마이크로컨트롤러를 사용하여 Fig. 1 비교적 간단한 것으로 판명되었습니다. DS18S20 센서(VK1)는 1-Wire 인터페이스를 통해 마이크로컨트롤러에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러에서 센서를 제어하기 위해 PE1 출력이 선택되고 PE0 입력이 센서로부터 정보를 수신합니다. 하나가 아닌 두 개의 핀을 사용하면 마이크로컨트롤러 프로그램이 크게 단순화됩니다.

DS18S20 센서가 있는 고정밀 온도계
쌀. 1. 온도계의 다이어그램

1-Wire 인터페이스의 동작은 특정 시간 간격으로 전송되는 논리적 1과 0,25의 인코딩을 기반으로 합니다. 이러한 간격의 지속 시간은 매우 엄격하게 설정되므로 마이크로 컨트롤러는 외부 석영 공진기 ZQXNUMX에 의해 안정화되고 XNUMXμs의 기계 주기 지속 시간을 제공하는 발전기에서 클럭됩니다.

센서에 온도 측정 주기를 시작하라는 명령을 내리면 마이크로컨트롤러는 완료될 때까지 기다립니다. 그런 다음 일반적으로 사용되는 온도 측정 값 T뿐만 아니라 센서의 내부 레지스터에서 읽습니다._이즘 최하위 비트 0,5의 가격으로 ^оC뿐만 아니라 두 가지 보정 요소도 있습니다. K 인자₁(COUNT_PER_C) - 온도 2도당 센서 내부에서 생성되는 펄스 수. 계수 K18(COUNT_REMAIN) - 측정된 온도 값의 정수 부분을 계산한 후 내부 카운터의 나머지입니다. 마이크로 컨트롤러는 DS20SXNUMX 센서의 참조 데이터에 제공된 것과 유사한 공식에 따라 조정된 온도 값 T의 계산을 수행합니다.

T = 정수(T_이즘) - 0,25 + (K₁ -케이₂) / 케이₁

온도 값은 마이크로 컨트롤러의 포트 A, B 및 C를 통해 출력되며 출력은 전류 제한 저항 R2-R9, R12-R25를 통해 HG1-HG3 55 요소 LED 표시기 요소의 음극과 연결됩니다. 공통 양극으로. 온도는 -99,9에서 +55 °C까지 표시됩니다. -10...-2°C 범위의 음수 온도 값은 음수 기호가 있는 정수로 표시됩니다(그림 9,9, a). -0,1 ... -2,6 ° С 범위에서 온도는 0분의 99,9도와 빼기 기호로 표시됩니다(그림 2). XNUMX...+XNUMX°С 범위의 양수 값은 XNUMX분의 XNUMX도 기호 없이 표시됩니다(그림 XNUMX, c).

DS18S20 센서가 있는 고정밀 온도계
쌀. 2. 온도 표시

온도계는 2,5mm 간격으로 그리드를 따라 배열된 금속 구멍이 있는 유리 섬유 기술 보드에 조립됩니다(그림 3). 마이크로컨트롤러용 보드에 패널이 설치되어 있습니다. 커패시터 C1-C3은 세라믹입니다. MGTF 와이어로 보드 측면에 부품을 역으로 설치하여 설치했습니다. VK1 온도 센서는 5m 이하의 XNUMX중 연선으로 보드에 연결하여 원격으로 만들 수 있습니다.

DS18S20 센서가 있는 고정밀 온도계
쌀. 3. 온도계는 금속 구멍이 있는 유리 섬유 기술 보드에 조립됩니다.

표시기에 표시된 온도 값에 따라 온도계가 소비하는 전류는 50에서 110mA까지 다양합니다. 다이어그램에 표시된 마이크로 컨트롤러를 사용할 때 온도계는 4,5 ~ 5,5V의 모든 정전압 소스에서 전원을 공급받을 수 있습니다. 배터리로 전원을 공급하는 경우 마이크로 컨트롤러를 다음으로 교체하는 것이 좋습니다.

ATmega8515L-8PU는 DS2,7S5,5 센서의 허용 공급 전압(18 ... 20 V)과 거의 일치하는 3 ... 5,5 V의 공급 전압에서 작동합니다.

마이크로컨트롤러 프로그램은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/05/mega8515.zip에서 다운로드할 수 있습니다.

문학

고정밀 1선식 디지털 온도계 - URL: robotstorehk. com/sensors/doc/DS18S20.pdf.
Samokhin I. 온도 조절기 제어 기능이 있는 디지털 온도계. - 라디오, 2007, No. 7, p. 35, 36.

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

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