Sensory i ich interfejsy Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) Uproszczony schemat pętli prądowej 4-20 mA Odczyt pomiarów jest realizowany na rezystorze obciążenia RLOAD https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/11/04/two-wire-4-20-ma-transmitters-background-and-common-issues 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) Interfejs 4-20 mA realizowany układem XTR116 (Burr-Brown / TI) XTR116 – napięcie zasilania 7,5V – 36V, źródło odniesienia VREF = 4,096V, zasilacz stabilizowany VREG = +5V INA – wzmacniacz pomiarowy https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/11/04/two-wire-4-20-ma-transmitters-background-and-common-issues 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/11/04/two-wire-4-20-ma-transmitters-background-and-common-issues 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) Nieprawidłowo połączenie - zwarcie IRET do VLOP GND, uniemożliwia pracę źródła prądowego https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/11/04/two-wire-4-20-ma-transmitters-background-and-common-issues 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) Prąd IRET nie może przekroczyć wartości 4 mA, w tym prąd mostka IBRIDGE nie powinien przekraczać 1 mA Gdy rezystancja mostka sensora jest zbyt niska należy dodać rezystory RBIAS, jak na rysunku https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/11/04/two-wire-4-20-ma-transmitters-background-and-common-issues 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) Przykład błędu wynikającego z przekroczenia prądu IRET, IRET > 4 mA https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/11/04/two-wire-4-20-ma-transmitters-background-and-common-issues 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 2-przewodowy interfejs analogowy 4-20 mA (pętla prądowa) Przykład – pomiar poziomu cieczy z układem XTR101 oraz czujnikiem ciśnienia różnicowego SSX15G (0-15 psi, 0-103421,36 Pa, 0-1,0207 atm, 0-10546,3 mmH2O) 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy DHT11/22 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy Czujnik wilgotności i temperatury DHT11 Schemat aplikacyjny Napięcie zasilania: 3 – 5,5V Zakres pomiarowy: 20 – 90% RH, 0 - 50°C Dokładność: ±5% RH, ±2°C Rozdzielczość: 1%RH, 1°C Interfejs: 1 wire (warstwa fiz.)(40-bitów, transmisja od bitu najstarszego) Format: 8-bitów (część całkowita) - dane RH, 8-bitów (część dziesiętna) – dane RH, 8-bitów (część całkowita) - dane T, 8-bitów (część dziesiętna) – dane T, 8-bitów sumy kontrolnej (obejmuje 36-bitów danych) Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik wilgotności i temperatury DHT11 Zasady transmisji Mikrokontroler wysyła sygnał startowy („0” –sygnał dominujący) DHT po wykryciu startu wychodzi ze stanu uśpienia i czeka na zakończenie sygnału startu DHT potwierdza swoją obecność sygnałem dominującym DHT wysyła 40-bitowy pakiet z danymi pomiarowymi DHT kończy wysyłanie pakietu krótkim sygnałem dominującym (50μs) DHT przechodzi do stanu uśpienia 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy Czujnik wilgotności i temperatury DHT11 Start i potwierdzenie Definicje sygnałów Sygnał „0” Sygnał „1” 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy Czujnik wilgotności i temperatury DHT22 (AM2302) Schemat aplikacyjny Napięcie zasilania: 3,3 – 6V Zakres pomiarowy: 0 – 100% RH, -40 - 80°C Dokładność: ±2% RH (max ±5% RH), <±0,2°C Rozdzielczość: 0,1%RH, 0,1°C Interfejs: 1 wire (warstwa fiz.)(40-bitów, transmisja od bitu najstarszego) Format: 8-bitów (część całkowita) - dane RH, 8-bitów (część dziesiętna) – dane RH, 8-bitów (część całkowita) - dane T, 8-bitów (część dziesiętna) – dane T, 8-bitów sumy kontrolnej (obejmuje 36-bitów danych) Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik wilgotności i temperatury DHT22 (AM2302) Przykład pakietu danych 0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110 RH=652/10=65,2%RH T=351/10=35,1°C Przy temperaturze najstarszy bit oznacza wartość ujemną Np. 1000 0000 0110 0101 oznacza -10,1°C Suma kontrolna: 0000 0010 + 1000 1100 + 0000 0001 + 0101 1111 = 1110 1110 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy 1-Wire 11-2016 Zygmunt Kubiak

Sensory i ich interfejsy Sensor 1-Wire Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy 1-Wire Inicjalizacja transmisji Master wysyła sygnał RESET („0” min. 480μs) Wszystkie dołączone do magistrali układy Slave potwierdzają swoją obecność – czynią to z opóźnieniem 15..60μ s, generując „0” przez czas 60..240μs Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy 1-Wire Sygnały logiczne i obszary testowania linii Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik temperatury DS18B20 Interfejs: 1-Wire Zakres: -55°C do +100°C Dokładność: ±0,5°C w zakresie -10°C do +85°C Rozdzielczość: 9-bitów do 12-bitów Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik temperatury DS18B20 Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik temperatury DS18B20 Rozdzielczość 9, 10, 11, 12 bitów odpowiada odpowiednio kwantom 0,5°C, 0,25°C, 0,125°C oraz 0,0625°C Wartości temperatury zapisane są w pamięci jako 16-bitowe liczby przedstawione w uzupełnieniu do dwóch W tablicy przedstawiono zapis wartości temperatury w rozdzielczości 12-bitowej Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik temperatury DS18B20 Mapa pamięci CRC Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik temperatury DS18B20 Formaty danych Komendy ROM SEARCH ROM READ ROM MATCH ROM SKIP ROM ALARM SEARCH Zygmunt Kubiak 11-2016

Sensory i ich interfejsy Czujnik temperatury DS18B20 Funkcje czujnika Zygmunt Kubiak 11-2016

Dziękuję Zygmunt Kubiak 11-2016