DS18S20センサーで精度を高めた温度計。スキーム、説明

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DS18S20センサーを搭載した高精度温度計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ATmega8515マイクロコントローラーとDS18S20温度センサーに基づいた温度測定デバイスが提案されており、回路と設計の簡素化と測定精度の向上を特徴としています。

現在、アナログとデジタルの両方で、さまざまな温度センサーが製造されています。ただし、多くのアナログセンサー (サーミスター) は出力パラメーターが温度に大きく非線形に依存するため、他のセンサー (熱電対) の信号は使用前に大幅に増幅する必要があります。

これらはすべて、系統的な誤差を排除するために、製造された温度計を基準温度計に対して校正する必要があることがよくあります。デジタルセンサーは通常、工場で校正されており、線形の温度スケールを備えています。

このデバイスで使用するために、一般的なデジタルセンサー DS18S20 が選択されました。 [1] によると、-55 ～ +125°C の範囲の温度を測定できるとのことです。残念ながら、このセンサーを備えたほとんどすべての既知の温度計 (たとえば、[2]) は、0,5 °C 未満の分解能で温度値を取得する機能を使用していません。これは明らかに、センサーから追加情報を読み取り、単純なマイクロコントローラーにとっては複雑な除算演算を使用して計算を実行する必要があるためです。この機能は提案された温度計に実装されています。温度は 0,1 °C 単位で測定されるため、温度変化の傾向をより正確に追跡できます。

40ピンATmega8515-16PUマイクロコントローラの使用により、図に示す温度計回路が実現されます。 1は比較的簡単であることがわかりました。 DS18S20 センサー (BK1) は、1-Wire インターフェイスを介してマイクロコントローラーに接続されています。センサーを制御するには、マイクロコントローラーで出力 PE1 が選択され、入力 PE0 がセンサーから情報を受け取ります。 XNUMX つのピンの代わりに XNUMX つのピンを使用することで、マイクロコントローラープログラムが大幅に簡素化されました。

DS18S20センサーを備えた高精度温度計
米。 1.温度計の図

1-Wire インターフェイスの動作は、一定の時間間隔で送信される論理 1 と 0,25 のエンコードに基づいています。これらの間隔の継続時間は非常に厳密に設定されているため、マイクロコントローラは、外部水晶共振器 ZQXNUMX によって安定化され、XNUMX μs のマシンクロック継続時間を提供するジェネレータからクロック供給されます。

センサーに温度測定サイクルを開始するコマンドを与えると、マイクロコントローラーは完了を待ちます。次に、一般的に使用される測定温度値 T だけでなく、センサーの内部レジスタから読み取ります。_改正最下位ビット値は 0,5 ^оC ですが、それに XNUMX つの補正係数もあります。 Kファクター₁(COUNT_PER_C) - 温度ごとにセンサー内で生成されるパルスの数。係数 K2 (COUNT_REMAIN) は、測定された温度値の全体をカウントした後の内部カウンターの余りです。マイクロコントローラーは、DS18S20 センサーの参照データに示されているものと同様の式を使用して、調整された温度値 T を計算します。

T = int(T_改正）-0,25 +（K₁ -K₂)/K₁

温度値はマイクロコントローラーのポート A、B、C を介して出力され、その出力は電流制限抵抗 R2 ～ R9、R12 ～ R25 を介して 1 素子 LED インジケータ HG3 ～ HG55 のカソードに共通接続されています。アノード。温度は-99,9℃から+55℃まで表示されます。 -10...-2°C の範囲にある負の温度値は、マイナス記号付きの整数として表示されます (図 9,9、a)。 -0,1...-2,6 °C の範囲では、温度は 0 分の 99,9 度およびマイナス記号で表示されます (図 2)。 XNUMX...+XNUMX℃の範囲の正の値は、XNUMX分のXNUMX度の符号なしで表示されます（図XNUMX、c）。

DS18S20センサーを備えた高精度温度計
米。 2.温度表示

温度計は、2,5 mm ピッチのグリッド上に金属化された穴が配置されたグラスファイバー技術ボード上に組み立てられています (図 3)。マイコン用の基板にはパネルが取り付けられています。コンデンサ C1 ～ C3 はセラミックです。取り付けは基板の裏側取り付け面にMGTFワイヤーを使用して行いました。温度センサー VK1 は、長さ 5 m 以内の XNUMX 本のツイスト線を使用してボードに接続することでリモートにすることができます。

DS18S20センサーを備えた高精度温度計
米。 3. 温度計は、金属化された穴を備えたグラスファイバー技術ボード上に組み立てられています。

温度計の消費電流は、インジケーターに表示される温度値に応じて、50 ～ 110 mA の範囲で変化します。図に示されているマイクロコントローラーを使用する場合、温度計は 4,5 ～ 5,5 V の定電圧源から電力を供給できます。バッテリーで電力を供給する場合は、マイクロコントローラーを次のバッテリーと交換することをお勧めします。

ATmega8515L-8PU は 2,7 ～ 5,5 V の電源電圧で動作します。これは DS18S20 センサーの許容電源電圧 (3 ～ 5,5 V) と実質的に一致します。

マイクロコントローラプログラムは、ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/05/mega8515.zip からダウンロードできます。

文学

高精度 1 線式デジタル温度計 - URL: robotstorehk。 com/sensors/doc/DS18S20.pdf。
サモヒン I. サーモスタット制御機能付きデジタル温度計。 - ラジオ、2007 年、第 7 号、p. 35、36。

著者: E. ルキャネンコ、N. ニキティナ、A. スタリク

他の記事も見る セクションパワーレギュレーター、温度計、熱安定剤.

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