使用 DS18S20 传感器提高精度的温度计。方案、说明

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文章评论

提出了一种基于ATmega8515微控制器和DS18S20温度传感器的温度测量装置，其特点是电路和设计简单，测量精度提高。

如今，生产了许多不同的温度传感器，包括模拟和数字传感器。然而，许多模拟传感器的输出参数对温度（热敏电阻）具有显着的非线性依赖性；其他传感器（热电偶）的信号在使用前必须被显着放大。

所有这些通常都要求制造的温度计根据参考温度计进行校准，以消除系统误差。数字传感器通常在工厂校准并具有线性温标。

该设备选择使用通用数字传感器 DS18S20。根据[1]，它能够测量-55至+125°C范围内的温度。不幸的是，几乎所有已知的带有该传感器的温度计（例如[2]中的温度计）都没有利用其获取温度值的能力，分辨率小于0,5°C。这显然是由于需要从传感器读取附加信息并使用对于简单的微控制器来说很复杂的除法运算来执行计算。在所提出的温度计中，实现了这种可能性。温度以 0,1 °C 的增量进行测量，这使您可以更准确地跟踪其变化趋势。

由于采用了40引脚ATmega8515-16PU微控制器，温度计电路如图1所示。 18 事实证明相对简单。 DS20S1 传感器 (VK1) 通过 1-Wire 接口连接到微控制器。为了控制微控制器中的传感器，选择PE0输出，PEXNUMX输入接收来自传感器的信息。使用两个引脚而不是一个引脚大大简化了微控制器程序。

带 DS18S20 传感器的高精度温度计
米。一、温度计示意图

1-Wire 接口的操作基于以特定时间间隔对通过该接口传输的逻辑 1 和 0,25 进行编码。这些间隔的持续时间设置得非常严格，因此微控制器由由外部石英谐振器 ZQXNUMX 稳定的发生器提供时钟，并提供 XNUMX μs 的机器周期持续时间。

在向传感器发出开始温度测量周期的命令后，微控制器等待其完成。然后，它不仅从传感器的内部寄存器中读取常用的测量温度值 T_修订最低有效位的价格为 0,5 ^оC，还有两个修正因子。 K因子₁(COUNT_PER_C) - 每温度度传感器内部生成的脉冲数。系数K2（COUNT_REMAIN）是内部计数器对整个测量温度值进行计数后的余数。微控制器使用类似于 DS18S20 传感器参考数据中给出的公式计算调整后的温度值 T：

T = int(T_修订) - 0,25 + (K₁ - ķ₂)/K₁

温度值通过单片机的A、B、C端口输出，其输出通过限流电阻R2-R9、R12-R25连接至七段LED指示灯HG1-HG3的负极，并与公共端相连。阳极。温度显示范围为 -55 至 +99,9 °C。负温度值（在 -55...-10°C 范围内）显示为带负号的整数（图 2,a）。在 -9,9...-0,1 °C 范围内，温度以十分之一度和负号显示（图 2,6）。 0...+99,9°C 范围内的正值显示时不带十分之一度的符号（图 2,c）。

带 DS18S20 传感器的高精度温度计
米。 2.温度显示

温度计组装在玻璃纤维技术板上，金属化孔位于间距为 2,5 毫米的网格上（图 3）。微控制器板上安装了一个面板。电容器C1-C3是陶瓷电容器。安装是在板侧用 MGTF 线反向安装零件进行的。温度传感器 VK1 可以通过使用三根长度不超过 5 m 的双绞线将其连接到板上来实现远程控制。

带 DS18S20 传感器的高精度温度计
米。 3. 温度计组装在带有金属化孔的玻璃纤维工艺板上

根据指示器上显示的温度值，温度计消耗的电流从 50 到 110 mA 不等。当使用图中所示的微控制器时，温度计可以由任何恒定电压 4,5...5,5 V 电源供电。当使用电池供电时，建议将微控制器替换为

ATmega8515L-8PU，工作电源电压为 2,7...5,5 V，实际上与 DS18S20 传感器允许的电源电压 (3...5,5 V) 一致。

微控制器程序可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/05/mega8515.zip 下载。

文学

高精度 1-Wire 数字温度计 - URL：robotstorehk。 com/sensors/doc/DS18S20.pdf。
Samokhin I.具有恒温控制功能的数字温度计。 - 广播，2007 年，第 7 期，第 35 页36、XNUMX。

作者：E. Lukyanenko、N. Nikitina、A. Starykh

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