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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA El termómetro de la exactitud subida con el captador DS18S20. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor Se propone un dispositivo de medición de temperatura, basado en el microcontrolador ATmega8515 y el sensor de temperatura DS18S20, caracterizado por la simplicidad de circuito y diseño con mayor precisión de medición. Hoy en día se fabrican muchos sensores de temperatura diferentes, tanto analógicos como digitales. Sin embargo, muchos sensores analógicos tienen una dependencia significativamente no lineal del parámetro de salida con la temperatura (termistores); las señales de otros (termopares) deben amplificarse significativamente antes de su uso. Todos ellos a menudo requieren calibrar el medidor de temperatura fabricado con un termómetro de referencia para eliminar errores sistemáticos. Los sensores digitales suelen estar calibrados de fábrica y tienen una escala de temperatura lineal. Se seleccionó el sensor digital común DS18S20 para su uso en el dispositivo. Según [1], es capaz de medir temperaturas en el rango de -55 a +125°C. Desafortunadamente, casi todos los termómetros conocidos con este sensor (por ejemplo, en [2]) no utilizan la capacidad de obtener valores de temperatura con una resolución inferior a 0,5 °C. Aparentemente, esto se debe a la necesidad de leer información adicional del sensor y realizar cálculos mediante una operación de división que es compleja para un microcontrolador simple. Esta característica se implementa en el termómetro propuesto. La temperatura se mide en incrementos de 0,1 °C, lo que permite seguir con mayor precisión las tendencias en sus cambios. Gracias al uso de un microcontrolador ATmega40-8515PU de 16 pines, el circuito medidor de temperatura que se muestra en la Fig. 1 resultó ser relativamente simple. El sensor DS18S20 (BK1) está conectado al microcontrolador a través de una interfaz 1-Wire. Para controlar el sensor, se selecciona la salida PE1 en el microcontrolador y la entrada PE0 recibe información del sensor. El uso de dos pines en lugar de uno simplificó significativamente el programa del microcontrolador.
El funcionamiento de la interfaz 1-Wire se basa en codificar los ceros y unos lógicos transmitidos a través de ella en determinados intervalos de tiempo. La duración de estos intervalos se establece de manera bastante rígida, por lo que el microcontrolador se sincroniza desde un generador estabilizado por un resonador de cuarzo externo ZQ1 y que proporciona una duración del reloj de la máquina de 0,25 μs. Habiendo dado al sensor una orden para comenzar el ciclo de medición de temperatura, el microcontrolador espera a que finalice. Luego lee de los registros internos del sensor no solo el valor de temperatura medido comúnmente utilizado Tmodificado con el valor de bit menos significativo 0,5 оC, pero también dos factores de corrección. factor k1 (COUNT_PER_C): la cantidad de pulsos generados dentro del sensor por grado de temperatura. El coeficiente K2 (COUNT_REMAIN) es el resto en el contador interno después de contar la parte completa del valor de temperatura medido. El microcontrolador calcula el valor de temperatura ajustado T mediante una fórmula similar a la dada en los datos de referencia del sensor DS18S20: T = int(Tmodificado) - 0,25 + (K1 - K2)/K1 El valor de la temperatura se emite a través de los puertos A, B y C del microcontrolador, cuyas salidas están conectadas a través de resistencias limitadoras de corriente R2-R9, R12-R25 a los cátodos de los indicadores LED de siete elementos HG1-HG3 con un común ánodo. La temperatura se muestra de -55 a +99,9 °C. Los valores de temperatura negativos, que se encuentran en el rango -55...-10°C, se muestran como números enteros con un signo menos (Fig. 2,a). En el rango -9,9...-0,1 °C la temperatura se indica con décimas de grado y un signo menos (Fig. 2,6). Los valores positivos en el rango 0...+99,9°C se muestran sin signo con décimas de grado (Fig. 2,c).
El termómetro se ensambla sobre un tablero tecnológico de fibra de vidrio con orificios metalizados ubicados sobre una rejilla con un paso de 2,5 mm (Fig. 3). Se instala un panel en la placa para el microcontrolador. Los condensadores C1-C3 son cerámicos. La instalación se realizó en el lado inverso de la placa utilizando un cable MGTF. El sensor de temperatura VK1 se puede hacer remoto conectándolo a la placa con tres cables trenzados de no más de 5 m de largo.
La corriente consumida por el termómetro, dependiendo del valor de temperatura que se muestra en los indicadores, varía de 50 a 110 mA. Cuando se utiliza el microcontrolador indicado en el diagrama, el termómetro se puede alimentar desde cualquier fuente de voltaje constante de 4,5...5,5 V. Cuando se alimenta con batería, es aconsejable reemplazar el microcontrolador con ATmega8515L-8PU, que funciona con una tensión de alimentación de 2,7...5,5 V, que prácticamente coincide con la tensión de alimentación permitida del sensor DS18S20 (3...5,5 V). El programa del microcontrolador se puede descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/05/mega8515.zip. Literatura
Autores: E. Lukyanenko, N. Nikitina, A. Starykh
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