Программируемый цифровой датчик температуры DS1821
Особенности:
Описание: DS1821 программируемый цифровой термостат, обеспечивающий вывод цифрового сигнала, в тот момент когда уровень температуры превышает значение уровня регистра TH, установленного пользователем. Выход остается активным, когда уровень температуры ниже значения уровня регистра TL, также установленного пользователем. Пороги, прописанные в регистрах TH TL задают требуемый гистерезис характеристики регулирования. Установленные пользователем пороги храняться в энергонезависимой памяти устройства. I/O связь в DS1821 осуществляется через вывод DQ в режиме программирования, этот вывод также используется как выход данных термостата.
| Описание выводов | ||||
| Корпус PR35 | Корпус TO-220 | Корпус 8-PIN SOIC | Символ | Описание |
| 1 | 2/TAB | 2 | GND | Ground |
| 2 | 3 | 1 | DQ | Однопроводный вход-выход данных в режиме программирования. Выход данных температуры в нормальном режиме работы |
| 3 | 1 | 8 | VDD | Вывод VDD, номинал +5 V |
Блок-схема устройства (Рисунок 1)
Блок-схема приведена выше (рисунок 1), на ней изображены основные компоненты устройства. DS1821 имеет два режима 1-Wire и термостата. DS1821 поставляется с фабрики в режиме 1-Wire. В этом режиме вывод BQ представляет собой двунаправленный порт, который может быть напрямую соединен с микропроцессором. Микроконтроллер в этом режиме считывает данные из регистров TH и TL, которые определяют рабочий диапазон работы термостата. В этом режиме, результат последнего измерения температуры, сделанного DS1821 может также быть сразу прочитан сразу микропроцессором. После того как пределы температуры установленны и работа термометра верифицирована, пользователь может передовать и записывать данные в статусный регистр.
В режиме работы термостата вывод DQ становится его выходом. Открытый выход находится в рабочем состоянии до тех пор пока температура DS1821 превышает предел, установленный в регистре TH, и остается активным, до тех пор пока температура не опустится ниже предела, установленного в TL. Если пользователь хочет установить связь с DS1821, когда устройство работает в режиме термостата (например для изменения пределов TH и TL), это можно сделать понижением VDD, оставляя при этом BQ в режиме "HIGH" (clocking the DQ line 16 times). Устройство будет переведено в режим 1-Wire, и соответственно можно читать и записывать в память по своему усмотрению. В результате это не изменит power-up состояние устройства, если только сам пользователь не создал соответствующую конфигурацию.
Измерение температуры: DS1821 измеряет температуру основываясь на собственных методах измерения. Чтение температуры обеспечивается двумя дополнительными 8 битами. Таблица ниже показывает точное соотношение выходных данных и измеряемой температуры. Данные передаются последовательно через 1-wire интерфейс. DS1821 может измерять температуру в пределах -55°C to +125°C с шагом 1°C.
| Соотношение температуры и цифровых данных | ||
| Температура | Двоичный код | Шестнадцатиричный код |
| +125°C | 01111101 | 7Dh |
| +25°C | 00011001 | 19h |
| 0°C | 00000000 | 00h |
| -1°C | 11111111 | FFh |
| -25°C | 11100111 | E7h |
| -55°C | 11001001 | C9h |
Управление термостатом: В режиме термостата DS1821 действует как термостат с программируемым гистерезисом, что показано на рисунке 2. Измерение температуры начинается, как только подается напряжение VDD, и постояно, примерно раз в секунду, происходит очередое измерение и вывод информации. Выход находится в рабочем состоянии до тех пор пока температура DS1821 превышает предел, установленный в регистре TH, и остается активным, до тех пор пока температура не опустится ниже предела, установленного в TL. РАбочее состояние на выходе программируется пользователем, это может быть как логический "0", так и логическая "1" (+5V).
Выходные данные при измерении температуры (Рисунок 2)
Программирование устройства: Программирование устройства происходит через однопроводный интерфейс 1-Wire. В этом режиме микросхема поставляется с фабрики. Как только устройство запрораммированно и пользователь переводит устройство в режим работы термостата, в этом случае режим 1-Wire может быть доступен при VDD="low", BQ="high" и clocking the DQ line 16 times. DS1821 имеет четыре внутренних регистра, которые могут быть доступны через BQ вывод в режиме 1-Wire. Эти регистры называются high temperature trigger (TH) и low temperature trigger (TL). Результат измерения температуры хранится в статусном регистре - status register. Все эти регистры хранят данные без внешнго питания.
Описание регистра состояния: Статусный регистр может выглядеть следующим образом
Где,
DONE = бит передачи данных. 1 = передача закончилать, 0 = передача продолжается.
THF = флаг высокой температуры. В нормальном состоянии "0", но переходит в состояние "1" когда температура превышает значение TH. И остается "1" до тех пор пока на пропишется "0". Эта особенность обуславливает метод измерения температуры DS1821. Все это хранится в энергонезависимой E2 памяти.
TLF = флаг низкой температуры. В нормальном состоянии "0", но переходит в состояние "1" когда температура имеет значение ниже TL. И остается "1" до тех пор пока на пропишется "0". Эта особенность обуславливает метод измерения температуры DS1821. Все это хранится в энергонезависимой E2 памяти.
NVB = флаг занятости энергонезависимой памяти. 1 = идет запись, 0 = память свободна. Время записи в память составляет до 10 ms.
T/R = Power-up mode bit. 1 = режим термостата. 0 = режим 1-Wire. This bit is nonvolatile.
POL = бит полярности выхода. 1 = active high, 0 = active low. This bit is nonvolatile.
1SHOT = One-Shot Mode. If 1SHOT is 1, the DS1821 will perform one temperature conversion upon reception of the Start Convert T protocol. If 1SHOT is 0, the DS1821 will continuously perform temperature conversions. Note that the One-Shot mode is available only when the device is in 1-Wire mode. In thermostat mode, the device continuously performs temperature conversions. This bit is nonvolatile.
| Описание команд | |
| Read Temperature [AAh] | Эта команда читает содержимое регистра, который включает последний результат измерения температуры |
| Write TH [01h] | Эта команда записывает в TH (HIGH TEMPERATURE) регистр (8 bits of data). |
| Write TL [02h] | Эта команда записывает в TL (LOW TEMPERATURE) регистр (8 bits of data). |
| Read TH [A1h] | Эта команда читает TH (HIGH TEMPERATURE) регистра (8 bits of data). |
| Read TL [A2h] | Эта команда читает TL (LOW TEMPERATURE) регистра (8 bits of data). |
| Write Status [0Ch] | Эта команда записывает в регистр статуса (8 bits of data). Это может быть использовано для отчистки THF and TLF flags и установки T/ R , POL and 1SHOT bits. |
| Read Status [ACh] | Эта команда читает из регистра статуса (8 bits of data). |
| Start Convert T [EEh] | По этой команде начинается измерение температуры. Данные в этот момент не передаются. |
| Stop Convert T [22h] | Эта команда останавливает температурное измерение. Данные в этот момент не передаются. |
| Управляющие команды DS1821 | |||
| Инструкция | Описание | Команда | 1-WIRE BUS DATA |
| Start Convert T | Инициирует измерение температуры | EEh | Бездействует |
| Stop Convert T | Останавливает измерение температуры | 22h | Бездействует |
| Read Temperature | Считывает последнее значение температуры из регистра | AAh | Чтение данных |
| Write TH | Записывает верхнее значение температуры в TH register | 01h | Запись данных |
| Write TL | Записывает нижнее значение температуры в TL register | 02h | Запись данных |
| Read TH | Читает из TH регистра верхнее значение температуры | A1h | Чтение данных |
| Read TL | Читает из TL регистра нижнее значение температуры | A2h | Чтение данных |
| Write Status | Записывает данные конфигурации в регистр | 0Ch | Запись данных |
| Read Status | Читает данные из регистра конфигурации | ACh | Чтение данных |
Пример программирования DS1821 в режим термостата. Диапазон температуры от +10°C до +40°C, выходной сигнал высокого уровня (DQ pin is off)
| Предельно допустимые параметры | |
| Напряжение на любом выводе to GND | -0.5V to +7.0V |
| Рабочая температура | -55°C to +125°C |
| Температура хранения | -55°C to +125°C |
| Температура пайки | 260°C for 10 seconds |
| Рекомедованные параметры работы | |||||
| Параметр | Обозначение | Min | Max | Ед. изм | |
| Напряжение питания | VDD | 2.7 | 5.5 | V | |
| Data pin | BQ | -0.5 | 5.5 | V | |
| Логическая 1 | VIH | 2.0 | VCC+0.3 | V | |
| Долгический 0 | VIL | -0.3 | +0.8 | V | |
| Электрические характеристики при (-55°C to +125°C; VDD=3.6V to 5.5V) | ||||||
| Параметр | Обозначение | Условия | Min | Typ | Max | Ед. изм. |
| Ошибка измерения температуры | tERR | 0°C to+85°C | ±1 | °C | ||
| -55°C to 0°C и 85°C to +125°C | См. график ниже | |||||
| Логический ноль (DQ pin) | VIL | -0.3 | +0.8 | V | ||
| Втекающий ток | IL | -0.4 | mA | |||
| Ток в режиме Standby | IQ | 1.0 | 3.0 | µA | ||
| Ток в активном режиме | IDD | Режим передачи данных | 500 | 1000 | µA | |
| Входное сопротивление | RI | 500 | кОм | |||
| Время измерения температуры | tconv | 0.4 | 1.0 | s | ||
| Время паузы | tslot | 60 | 120 | µs | ||
| Время восстановления | trec | 1 | µs | |||
| Время записи 0 | tLOW0 | 60 | 120 | µs | ||
| Время записи 1 | tLOW1 | 1 | 15 | µs | ||
| Чтение данных | tRDV | 15 | µs | |||
| Время сброса High | tRSTH | 480 | µs | |||
| Время сброса Low | tRSTL | 480 | µs | |||
| Время определения High | tPDHIGH | 15 | 60 | µs | ||
| Время определения Low | tPDLOW | 60 | 240 | µs | ||
| Время записи в память | tWR | 10 | 50 | ms | ||
Кривая ошибки термометра
