Сетевой датчик температуры на базе DS18B20. | Оборудование, технологии, разработки

В статье представляю следующее сетевое устройство – датчик температуры с использованием сенсора DS18B20.

Предыдущая статья Навигация по рубрике Следующая статья

Общее описание.

В устройстве в качестве измерителя используется популярный датчик температуры DS18B20.

Это термодатчик с цифровым последовательным интерфейсом 1-Wire. Обладает достаточно высокими техническими параметрами. Для нас важно:

Высокая точностью измерения, погрешность не превышает 0,5 °C. Датчик откалиброван при изготовлении, дополнительной калибровки не требует.
Разрешающая способность достигает 0,0625 °C при максимальном разрешении 12 бит.
Широкий диапазон измерения температуры -55 … + 125 °C.
Датчик осуществляет преобразование температуры в цифровой код, т.е. дополнительного АЦП не требуется.
Низкое энергопотребление. Ток покоя не более 1 мкА, рабочий ток до 1,5 мА.
Время измерения при максимальном разрешении не превышает 750 мс.

Электрическая схема устройства.

К традиционному узлу, обеспечивающему обмен по сети TinyOneWireNet, подключен сенсор DS18B20.

Когда встал вопрос о разработке печатной платы для термодатчика DS18B20, невозможно было не заметить, что его схема большей частью повторяет схемы большой группы датчиков. Значительное количество устройств представляют собой какой-нибудь сенсор, подключенный через один сигнал к стандартному блоку формирования интерфейса TinyOneWireNet.

Например, вместо DS18B20 можно подключить датчик “сухого контакта”, или фоторезистор, или использовать вход RA4 PIC-контроллера для измерения аналогового сигнала…

Таким образом, появилась идея создать универсальную плату для большого числа разных устройств.

Собранное устройство выглядит так.

По сути это 2 входа/выхода микроконтроллера с различными делителями и подтягивающими резисторами.

Планируется реализовать на этой плате следующие типы устройств:

датчик DS18B20;
датчик DHT22;
датчик света (фоторезистор);
дискретный датчик (сухой контакт);
управляющее устройство диммеров;
управляющее устройство модулей дискретных выходов;
управляющее устройство любых модулей ввода/вывода (дискретных, аналоговых, кодовых);
аналоговый вход;
измеритель сопротивления;
ШИМ-выход;
приемник/передатчик I2Cустройств;
приемник/передатчик UARTустройств.

Параметры компонентов R1-R4 и C2 выбираются для конкретных типов устройств. Для DS18B20 запаивается только резистор R1 и замыкается R3.

Плата может быть установлена в подобный корпус.

Работа с термодатчиком DS18B20 в системе Ардуино.

Подключил датчик по схеме.

Задал адрес с помощью монитора.

Датчик DS18B20 одно из самых простых устройств с точки зрения программного управления. Есть 3 функции библиотеки TinyOneWireNet.h:

uint8_t startMeasurement_DS18B20(uint8_t adr); // запуск измерения температуры

uint8_t readCode_DS18B20(uint8_t adr, uint16_t * code); // чтение результата измерений температуры (код)

uint8_t readTemperature_DS18B20(uint8_t adr, float * tmp); // чтение результата измерений температуры (C)

Где используются следующие аргументы:

adr – адрес сетевого устройства;
code – указатель на результат измерений в виде кода;
tmp – значение измеренной температуры в °C.

Работа с датчиком заключается в следующих операциях:

Первой функцией запустить преобразование.
Выдержать паузу на время преобразования (не менее 800 мс).
Второй или третей функцией считать код или значение температуры.

Вот скетч, выполняющий чтение температуры в цикле.

// измерение температуры (DS18B20)
#include <TinyOneWireNet.h>

#define NET_PIN 2 // вывод данных сети

#define BETWEEN_COM_TIME 2 // пауза между командами (мс)

TinyOneWireNet sens(NET_PIN);
float tmp;

void setup() {
Serial.begin(9600);
sens.onLine(10);
}

void loop() {
if( sens.startMeasurement_DS18B20(10) == 0 ) {
delay(1000);
if( sens.readTemperature_DS18B20(10, & tmp) == 0 ) {
Serial.print("T= ");
Serial.print(tmp);
Serial.println(" C");
}
else Serial.println("Error");
}
else {
Serial.println("Error");
delay(1000);
}
delay(BETWEEN_COM_TIME);
}