راه اندازی سنسور دمای دیجیتال DS18B20

این سنسور دما از نوع دیجیتال با بازه دمایی 55- تا 125+ درجه سانتیگراد و کالیبره شده در کارخانه می باشد که ارتباط آن از طریق 1-WIREبوده در صورت استفاده از یک خازن راه انداز، تنها به دو سیم جهت ارتباط با میکرو نیاز دارد.این دماسنج قابلیت سنجش دما در قالب دیتای 9 بیت تا 12 بیت را دارد.همچنین دارای امکان ارسال هشدار برای دمای تعیین شده در حافظه غیرفرار خود را دارد.هر سنسور DS18B20 دارای یک آدرس 64 بیتی منحصر به فرد است که قرارگرفتن چندین سنسور بر روی یک خط 1-WIRE را امکان پذیر می کند.بنابراین شما می توانید با استفاده از یک میکرو، چندین سنسور دمای مختلف را که در جاهای مختلف سیستم نصب شده، کنترل نمائید.این سنسور دارای دقت اندازه گیری 0.5 درجه برای محدوده دمایی -10 تا +85 درجه سانتیگراد می باشد.این سنسور در چهار پکیج به صورت زیر ارائه می شود:

ولتاژ تغذیه این آی سی 3 تا 5.5 ولت می باشد که هم در سیستم های با تغذیه 5 ولت و هم در سیستم های با تغذیه 3.3 ولت قابلیت کارکرد را دارد.شکل زیر بلوک دیاگرام اجزای داخلی آی سی را نشان می دهد:

برای کارکرد صحیح، باید یک مقاومت 4.7 کیلواهم بین پایه های دیتا و تغذیه وصل کرد.(هر چه قدر طول کابل ارتباطی بین سنسورو میکرو زیاد باشد مقدار مقاومت پول آپ استفاده شده باید کاهش یابد).همچنین DS18B20 قابلیت کارکرد بدون تغذیه خارجی را دارد که در این حالت تغذیه خود را از طریق مقاومت پول آپ، در زمانی که این خط یک می باشد، تامین میکند.همچنین هنگام یک بودن خط دیتا این ولتاژ، خازن CPP داخلی آی سی را شارژ میکند تا هنگاه صفر شدن خط دیتا ولتای تغذیه، از طریق خازن تامین گردد.که این نوع تامین تغذیه از طریق خط دیتا و خازن داخلی “PARASITE POWER” نامیده می شود.در صورت استفاده از پارازیت پاور، پین VDD آی سی باید به زمین وصل گردد.خازن CPP و پول آپ وصل شده روی خط دیتا در اکثر مواقع مقدار جریان لازم برای کارکرد آی سی را تامین میکنند اما در دو حالت “تبدیل دما” و “انتقال دیتا از رم به EEPROM” این خازن قادر به تامین تغذیه آی نبوده و بایستی از یک پول آپ قوی برای تامین جریان مورد نیاز استفاده شود.این کار با استفاده از یک ترانزیستور ماسفت برای وصل کردن مستقیم خط دیتا به تغذیه انجام می شود.این ترانزیستور باید 10 میکروثانیه بعد از دستورات “CONVERT T 44H” و “COPY SCRATCHPAD 48H” فعال شده و به مدت 10 میلی ثانیه فعال بماند.که در طول این مدت هیچ انتقال دیتایی نمی تواند بین میکرو و آی سی انجام گیرد.استفاده ز روش پارازیت پاور برای دماهای بالاتر از 100 درجه بدلیل وجود جریانهای نشتی در این دماها توصیه نمی شود.

رزولیشین تبدیل دما در این آی سی می تواند توسط کاربر در چهار حالت 12و11و10و9 بیتی تنظیم شود که دقت های متناظر 0.0625و0.125و0.25و0.5 درجه را حاصل میشود.رزولیشن پیش فرض روی 12 بیت تنظیم شده است.با وصل تغذیه، این آی سی بصورت کم توان و آماده باش راه اندازی شده و برای انجام عمل تبدیل دما بایستی دستور تبدیل(44 هگز) توسط مستر به آی سی ارسال شود.پس از انجام عمل تبدیل، دیتای دمای تبدیلی در حافظه آی سی ذخیره شده و دوباره به حالت آماده باش بر میگردد.اگر آی سی توسط ولتاژ خارجی تغذیه شده باشد، میکرو می تواند از طریق READ TIME SLOTS وضعیت تبدیل را بررسی نماید که در صورت عدم اتمام عمل تبدیل، بیت صفر و در صورت اتمام عمل تبدیل بیت یک از طریق آی سی به میکرو ارسال میگردد.اما در صورت استفاده از تغذیه پارازیتی بدلیل اینکه در زمان تبدیل، خط دیتا بایستی توسط پول آپ قوی یک شود این عمل امکان پذیر نمی باشد.

دیتای دمای تبدیل شده به صورت درجه سانتیگراد و مکمل دو در حافظه آی سی به شکل زیر ذخیره می گردد:

بیت S یا علامت نشان دهنده منفی یا مثبت بودن دمای تبدیل شده است که در صورت منفی بودن دما این بیت یک بوده و دردماهای مثبت مقدار این بیت صفر خواهد بود.بصورت پیش فرض آی سی درحالت رزولیشن 12 بیتی تنظیم شده و همه بیتهای این رجیستر ها دارای مقدار می باشد ولی در صورت استفاده از رزولیشن 11 بیتی، بیت صفر،10بیتی، بیت صفر و یک و در رزولیشن 9 بیتی، بیت های صفر یک و دو دارای مقدار تعریف نشده خواهند بود.جدول زیر مثال هایی از دیتاهای متناظر با دماهای اندازه گیری شده را نشان می دهد:

پس از انجام تبدیل، مقدار تبدیل شده با دیتای موجود در رجیستر های TL و TH مقایسه شده (به خاطر هشت بیتی بودن رجیستر های TL و TH فقط بیت های 11 تا 4 دیتای دمای تبدیل شده با آنها مقایسه میگردد)و در صورتی که مقدار دما بزرگتر یا مساوی مقدار TH و یا کوچکتر مساوی مقدار TL باشد، شرایط هشدار رخ داده و پرچم هشدار در داخل آی سی فعال می شود.مقدار این پرچم پس از هر بار تبدیل دما، بروزرسانی می شود.میکرو می تواند با ارسال دستور ALARM SEARCH وضعیت این پرچم را بررسی کند.

شکل زیر حافظه داخلی آی سی را نشان میدهد: