a. Phƣơng án sử dụng cảm biến nhiệt độ DS18B20
Cảm biến nhiệt độ DS18B20 là một sản phẩm của công ty Dallas (Mỹ), đây cũng là công ty đóng góp nhiều vào việc cho ra đời bus 1 dây và các cảm
32 thanh ghi đa mục đích 64 thanh ghi Input/Output SRAM ngoài (512 x 8) EEPRROM (512 x 8)
Bộ nhớ chương trình Bộ nhớ dữ liệu Bộ nhớ dữ liệu
Bộ nhớ Flash (4K x 16) $000 $FFF $000 0 $001F $0020 $005F $0060 $025F $000 $1FF $0288 $0298 Các vector ngắt Mã lệnh chương trình
biến 1 dây. Hình dạng bề ngoài của cảm biến 1 dây DS18B20 được miêu tả trong hình 2.6, trong đó dạng vỏ TO-92 với 3 chân là dạng thường gặp và được sử dụng trong nhiều ứng dụng, cảm biến dạng vỏ SOIC với 8 chân được dùng để đo nhiệt độ bề mặt, kể cả da người.
+ Đặc điểm:
Sử dụng giao tiếp 1 dây (1-Wire) và chỉ yêu cầu 1 chân để truyền thông. Mỗi một thiết bị có vùng 64 bit lưu trữ dạng nối tiếp trên ROM
Không yêu các cầu thành phần bổ sung
Có thể cấp nguồn từ chân dữ liệu; Nguồn cấp trong dải 3.0V tới 5.5V Đo nhiệt độ trong dải: -55o
C tới +125oC (-67oF tới 257oF) Sai số ±0.50oC chính xác từ -10oC đến +85o
C
Độ phân giải đo lường từ 9-12 bit do người dùng lựa chọn Chuyển đổi nhiệt độ thành 12 bit số trong 750ms(tối đa).
Hình 2.6 : Sơ đồ khối cấu tạo của cảm biến nhiệt DS18B20 + Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của DS18B20:
Sử dụng giao diện 1 dây nên chỉ cần có một chân ra để truyền thông. Độ phân giải khi đo nhiệt độ là 9 - 12bit. Dải đo nhiệt độ -550C đến 1250
C, từng bậc 0,50
C, có thể đạt độ chính xác đến 0,10 C bằng việc hiệu chỉnh qua phần mềm. DS18B20 phù hợp với các ứng dụng đo lường đa điểm vì nhiều đầu đo có thể được nối trên một bus, bus này được gọi là bus một dây (1-wire bus).
Không cần thêm linh kiện bên ngoài. Điện áp nguồn nuôi có thể thay đổi trong khoảng rộng, từ 3,0 V đến 5,5 V một chiều và có thể được cấp thông qua đường dẫn dữ liệu. Dòng tiêu thụ ở chế độ nghỉ cực nhỏ. Thời gian lấy mẫu và biến đổi thành số tương đối nhanh, không quá 200 ms. Mỗi cảm biến có một mă định danh duy nhất 64 bit chứa trong bộ nhớ ROM trên chip (on chip), giá trị nhị phân được khắc bằng tia lazer. Đầu đo nhiệt độ số DS18B20 đưa ra số liệu để biểu thị nhiệt độ đo được dưới dạng mã nhị phân 9 bit. Các thông tin được gửi đến và nhận về từ DS18B20 trên giao diện 1-wire, do đó chỉ cần hai đường dẫn gồm một đường cho tín hiệu và một đường làm dây đất là đủ để kết nối vi điều khiển đến điểm đo. Nguồn nuôi cho các thao tác ghi/đọc/chuyển đổi có thể được trích từ đường tín hiệu, không cần có thêm đường dây riêng để cấp điện áp nguồn.
Mỗi vi mạch đo nhiệt độ DS18B20 có một mã số định danh duy nhất, được khắc bằng laser trong quá trình chế tạo vi mạch nên nhiều vi mạch DS1820 có thể cùng kết nối vào một bus 1-wire mà không có sự nhầm lẫn. Đặc điểm này làm cho việc lắp đặt nhiều cảm biến nhiệt độ tại nhiều vị trí khác nhau trở nên dễ dàng và với chi phí thấp.
Theo chuẩn 1-wire độ dài tối đa cho phép của bus là 300 m.
Số lượng các cảm biến nối vào bus không hạn chế. Để nâng cao độ phân giải lên trên 12 bit ta phải tính toán thêm bằng phần mềm dựa trên các số liệu lưu trữ trên các thanh ghi nhiệt độ, COUNT REMAIN và COUNT PER C trong nhóm các thanh ghi nháp (scratchpad).
+ Sơ đồ kết nối cảm biến nhiệt với vi điều khiển:
PD0.7 5V VCC VCC JP25 DS18B20 1 2 3 JP26 DS18B20 1 2 3 R43 4.7K VI §IÒU KHIÓN AVR K Õ t n èi 1 d © y (1-W ir e b u s )
Với kết nối 1 dây (1-Wire) hệ thống Vi điều khiển đọc dữ liệu từ cảm biến qua 1 dây duy nhất, trong trường hợp có từ hai cảm biến DS18B20 trở lên ta chỉ cần kết nối chung vào 1 dây duy nhất. Cảm biến DS18B20 có thể sử dụng nguồn ngoài tại vị trí đo giúp giảm số dây dẫn trong quá trình lắp đặt.
b.Phƣơng án sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35
Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng không yêu cầu căn chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được căn chỉnh.
Đặc điểm chính của cảm biến LM35: + Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V + Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/o
C + Độ chính xác cao ở 25o
C là 0.5oC + Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55oC – 150oC với các mức điện áp ra khác nhau. Xét một số mức điện áp như:
+ Nhiệt độ -55oC điện áp đầu ra -550mV + Nhiệt độ 25oC điện áp đầu ra 250mV + Nhiệt độ 150oC điện áp đầu ra 1500mV (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ thống đo nhiệt độ môi trường TTTHDL chỉ cần dải đo từ 0 đến 150oC.
5V ADC4(PA0.4) JP23 LM35 1 2 3 VI §IÒU KHIÓN AVR K Õ t n èi A D C
Hình 2.8 : Sơ đồ kết nối LM35 đọc dữ liệu cảm biến nhiệt độ qua ADC