ОПИС

DS18B20 цифровий термометр з програмованою роздільною здатністю, від 9 до 12-bit, яка може зберігатись в EEPROM пам'яті приладу. DS18B20 обмінюється даними по 1-Wire шині і при цьому може бути як єдиним пристроєм на лінії так і працювати у групі. Усі процеси на шині управляються центральним мікропроцесором. Діапазон вимірювань від –55°C до +125°C та точністю 0.5°C у діапазоні від –10°C до +85°C. На додаток, DS18B20 може живитися напругою лінії даних (parasite power), за відсутності зовнішнього джерела напруги. Кожен DS18B20 має унікальний 64-бітний послідовний код, який дозволяє спілкуватися з множиною датчиків DS18B20 встановлених на одній шині. Такий принцип дозволяє використовувати один мікропроцесор, щоб контролювати безліч датчиків DS18B20, розподілених по великому ділянці. Додатки, які можуть отримати вигоду з цієї особливості, включають системи контролю температури в будівлях, і обладнанні або машинах, а також контроль та керування температурними процесами.

ОГЛЯД

64-бітовий ROM запам'ятовує унікальний послідовний код пристрою. Оперативна пам'ять містить 2-байтовий. температурний регістр, який зберігає значення температури після закінчення перетворення. Два однобайтові регістри температури контролю температури (тригерної схеми TH і TL), і до регістру конфігурації. Регістр конфігурації дозволяє користувачеві встановлювати роздільна здатність цифрового перетворювача температури до 9, 10, 11, або 12 біт, це і впливає на час перетворення температури. TH, TL та регістри конфігурації енергонезалежні (EEPROM), таким чином вони збережуть дані, коли прилад вимкнений. DS18B20 використовує виключно 1-Wire протокол – при цьому формується з'єднання, яке здійснює комунікацію на шині, використовуючи лише один керуючий сигнал. Шина має бути підключена до джерела живлення через підтягуючий резистор, так як всі пристрої пов'язані з шиною, використовують з'єднання через Z-стан або вхід відкритого стоку. Використовуючи цю шину мікропроцесор (пристрій управління) ідентифікує та звертається до датчиків температури, використовуючи 64-бітовий код приладу. Оскільки кожен прилад має унікальний код, кількість приладів, до яких можна звернутися на одній шині, практично необмежено. Інша особливість DS18B20 – здатність працювати без зовнішнього живлення. Ця можливість надається через підтягуючий резистор. Високий сигнал шини заряджає внутрішній конденсатор (CPP), який живить пристрій, коли на шині низький рівень. Цей метод має назву «Паразитне живлення". При цьому максимальна температура, що вимірюється, становить + 100 °C. Для розширення діапазону температур до + 125 °C необхідно використовувати зовнішнє живлення.

ЖИВЛЕННЯ DS18B20

DS18B20 може бути включений із зовнішнім живленням V_DD, або він може працювати в режимі «паразитного живлення», що дозволяє DS18B20 функціонувати без живлення на виводі V_DD. Паразитне живлення дуже корисно для додатків, які вимагають віддаленого температурного зчитування, чи це обмеження пов'язане зі старими лініями комунікацій, де вже прокладено лише два дроти. Мал. 1 показує схему підключення DS18B20 з паразитним живленням, під час конвертування та Формування імпульсів високого рівня через транзистор на шину даних подається живлення V_pu. Це напруга зберігається на конденсаторі паразитного живлення (CPP), щоб забезпечити живлення пристрої, коли на шині даних низький рівень. Щоб DS18B20 використовувати у режимі паразитного живлення, висновок V_DD має бути підключений до виведення GND. У режимі паразитного живлення, шина 1-Wire та CPP повинні забезпечити достатній струм для всіх функцій DS18B20.
Коли DS18B20 виконує температурні перетворення чи копіює дані з ОЗУ на згадку EEPROM може споживати струм до 1.5 mA. Цей струм може спричинити неприпустиме зниження напруги на шині, що живиться через резистор. Щоб гарантувати, що DS18B20 має достатній струм живлення, необхідно забезпечити високоточне живлення на шині щоразу, коли йде температурні перетворення або виконується операція запису даних у EEPROM. Це може бути досягнуто у використання MOSFET транзистора, щоб запитати шину безпосередньо Vpu як показано на мал. 1. Шина 1-Wire повинна бути переключена у високоточне живлення в межах 10 мкс (максимум) після команди конвертування температури Convert T [44h] або команди Copy Scratchpad [48h] (копіювання даних у EEPROM). Шина повинна бути переключена у високоточне живлення на час перетворення (tconv) або передачі (twr = 10ms). Ніякі операції на шині не повинні виконуватися, коли увімкнено високоточний pullup.
DS18B20 може також бути запитаний звичайним методом, з'єднанням зовнішнього електроживлення до виводу V_DD, як показано на мал. 2. Перевага цього методу полягає в тому, що немає необхідності в використання MOSFET транзистора. А на шині можуть передаватися дані протягом часу температурне перетворення.
Використання паразитного живлення не рекомендується для температур понад +100°C, оскільки DS18B20 може не бути в змозі виконувати конвертування температури та зв'язок через більш високий струм витоку, який може бути за високої температури. Для додатків, для яких такі температури є ймовірними, настійно рекомендується, щоб DS18B20, був запитаний зовнішнім живленням.
У деяких ситуаціях може виникнути потреба у визначенні стану режиму живлення, яке використовує датчик температури, для необхідності використання керування живленням зовнішнім транзистором до виконання температурних перетворень. Для отримання інформації мікропроцесор повинен видати команди Skip ROM [CCh] (Пропуск ROM), що супроводжується командою Читання електроживлення (Read Power Supply) [B4h], що супроводжується “слотом часу читання”. Протягом читання слота часу, DS18B20s з паразитним живленням встановить шину в нуль, а DS18B20s з зовнішнім живленням залишать шину в стані одиниці.

МАКСИМАЛЬНО ДОПУСНІ ПАРАМЕТРИ*

• Напруга на будь-якому виводу щодо землі від -0.5В до +6.0В
• Робочий температурний діапазон від -55°C до +125°C
• Температура зберігання від -55°C до +125°C
• Температура паяння див. IPC/JEDEC J-STD-020A
• Температура конвекційної печі +220°C

* – граничні значення, робота пристрою за цих значень або будь-яких інших умов, що виходять за межі робочих параметрів, зазначених у даній специфікації, не мається на увазі. Вплив максимально допустимих параметрів протягом тривалий час може погіршити надійність пристрою.

ЕЛЕКТРИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО ПОСТОЯНОМУ СТРУМУ (-55°C … +125°C; V_DD=3.0 … 5.5V)

ПРИМІТКИ:

1. Вся напруга вказана щодо землі.

2. Специфікація живлення підтяжки передбачає, що пристрій, що підтягує, ідеально, і тому високий рівень підтяжки дорівнює V_PU. Для відповідності значення V_IH специфікації DS18B20, при живленні транзистора сильної підтяжки потрібно враховувати падіння напруги на увімкненому транзисторі, таким чином: V_{PU_ACTUAL} = V_{PU_IDEAL} + V _TRANSISTOR.

3. Робоча крива

4. Напруження Лог. 0 визначено при струмі навантаження 4mA.

5. Щоб гарантувати імпульс присутності в умовах низької паразитної напруги живлення, V_ILMAX, можливо, доведеться зменшити до 0.5V.

6. Напруга Лог. 1 визначено при вхідному струмі 1mA.

7. Споживаний струм у неактивному стані вказаний при температурі до 70°C. Типове значення при +125°C –3µA.

8. Щоб мінімізувати I_DDS , напруга на вив. DQ має бути в таких межах: GND ≤ DQ ≤ GND + 0.3V або V_DD - 0.3V ≤ DQ ≤ V_DD .

9. Струм під час перетворення температури, або запису в EEPROM.

10. На лінії DQ високий рівень ("Z" – стан).

11. На підставі випробувань: 1000 годин роботи при +125 ° C та V_DD = 5.5V.