Описание и принцип работы устройства - Разработка вычислительной системы для автоматизации жилого помещения с использованием системы умный дом

Сам датчик поставляется в трех видах корпусов, в 8-выводном SOIC-е, 8-выводном uSOP-е, и, пожалуй, самым популярном, ТО-92. Для связи с управляющей системой разработчиками была предусмотрена интерфейсная шина 1-Wire. Одним из отличительных особенностей данного устройства следовало бы отметить возможность питания его от самой интерфейсной шины, т. е., другими словами, датчик DS18B20 предусматривает возможность так называемого "паразитного питания". Благодаря внутреннему 64-битному уникальному коду можно построить систему мониторинга температуры на относительно небольшой площади, причем используя всего лишь 1 линию для связи с управляющим устройством.

ds18b20 в выполненном в корпусе to-92

Рисунок 4.1 DS18B20 в выполненном в корпусе TO-92.

внутреннее устройство ds18b20

Рисунок 4.2 Внутреннее устройство DS18B20.

1-Wire. [10]. Все больше разработчиков проявляют интерес к этой технологии, что связанно, прежде всего, со значительным расширением номенклатуры однопроводных компонентов.

Ведь в качестве среды для передачи информации по однопроводной линии чаще всего возможно использование обычного телефонного кабеля и, следовательно, скорость обмена в этом случае не велика. Однако, если внимательно проанализировать большинство объектов требующих автоматизации, то более чем для 60% из них предельная скорость обслуживания в 15,4Кбит/сек будет более чем удовлетворительной. А другие преимущества 1-Wire, такие как:

Простое и оригинальное решение адресуемости абонентов.

Несложный протокол.

Простая структура линии связи.

Малое потребление компонентов.

Легкое изменение конфигурации сети.

Значительная протяженность линий связи.

Исключительная дешевизна всей технологии в целом говорит о необходимости обратить самое пристальное внимание на этот эффективный инструмент для решения задач комплексной автоматизации в самых различных областях деятельности.

Основные принципы.

1-Wire-net представляет собой информационную сеть, использующую для осуществления цифровой связи одну линию данных и один возвратный (или земляной) провод. Таким образом, для реализации среды обмена этой сети могут быть применены доступные кабели, содержащие неэкранированную витую пару той или иной категории, и даже обычный телефонный провод. Такие кабели при их прокладке не требуют наличия какого-либо специального оборудования, а ограничение максимальной длины однопроводной линии регламентировано разработчиками на уровне 300м.

Основой архитектуры 1-Wire-сетей, является топология общей шины, когда каждое из устройств подключено непосредственно к единой магистрали, без каких-либо каскадных соединений или ветвлений. При этом в качестве базовой используется структура сети с одним ведущим или мастером, и многочисленными ведомыми. Хотя существует ряд специфических приемов организации работы однопроводных систем в режиме мультимастера.

Конфигурация любой 1-Wire-сети может произвольно меняться в процессе ее работы, не создавая помех дальнейшей эксплуатации и работоспособности всей системы в целом, если при этих изменениях соблюдаются основные принципы организации однопроводной шины. Эта возможность достигается благодаря присутствию в протоколе 1-Wire-интерфейса специальной команды поиска ведомых устройств (Поиск ПЗУ), которая позволяет быстро определить новых участников информационного обмена. Стандартная скорость отработки такой команды составляет ~75 узлов сети в секунду.

Благодаря наличию в составе любого устройства, снабженного сетевой версией 1-Wire-интерфейса, уникального индивидуального адреса (отсутствие совпадения адресов для приборов, когда-либо выпускаемых Dallas Semiconductor Corp., гарантируется самой фирмой-производителем) , такая сеть имеет практически неограниченное адресное пространство. При этом, каждый из однопроводных приборов сразу готов к использованию в составе 1-Wire-сети, без каких-либо дополнительных аппаратно-программных модификаций. Однопроводные компоненты являются самотактируемыми полупроводниковыми устройствами, в основе обмена информацией между которыми, лежит управление изменением длительности временных интервалов импульсных сигналов в однопроводной среде и их измерение. Передача сигналов, для 1-Wire-интерфейса, асинхронная и полудуплексная, а вся информация, циркулирующая в сети, воспринимается абонентами либо как команды, либо как данные. Команды сети генерируются мастером и обеспечивают различные варианты поиска и адресации ведомых устройств, определяют активность на линии даже без непосредственной адресации отдельных компонентов, управляют обменом данными в сети и т. д.

Стандартная скорость работы 1-Wire-сети, которая составляет 15,4 Кбит/сек, была выбрана, во-первых, с учетом обеспечения максимальной надежности передачи данных на большие расстояния, и, во-вторых, с учетом быстродействия наиболее широко распространенных типов микроконтроллеров, которые в основном должны использоваться при реализации ведущих устройств однопроводной шины. Это значение скорости обмена может быть уменьшено до любого возможного значения благодаря введению принудительной задержки между передачей в линию отдельных битов данных (растягиванию временных слотов протокола). Или увеличено за счет перехода на специальный ускоренный режим обмена (скорость Overdrive - до 125 Кбит/сек), который допускается для отдельных типов однопроводных компонентов на небольшой по расстоянию, качественной, не перегруженной другими приборами линии связи.

При реализации однопроводного интерфейса используются стандартные КМОП/ТТЛ логические уровни сигналов, а питание большинства однопроводных компонентов может осуществляться от внешнего источника с рабочим напряжением в диапазоне от 2,8В до 6,0В. Альтернативой применению внешнего питания служит, так называемый, механизм "паразитного питания", действие которого заключается в использовании каждым из ведомых компонентов 1-Wire-линии электрической энергии импульсов, передаваемых по шине данных, которая аккумулируется специальной, встроенной в прибор емкостью. Кроме того, отдельные компоненты однопроводных сетей могут использовать режим питания по шине данных, когда энергия к приемнику поступает непосредственно от мастера по линии связи, при этом обмен информацией в сети принудительно прекращается.

Соленоидный клапан [12] работает точно также, как и обычный ручной запорный клапан, однако вместо того, чтобы подойти и вручную открыть кран для включения воды, можно включить воду автоматически через соленоидный клапан, либо через таймер или нажатием переключателя, подключенного к клапану.

Соленоидный клапан - это просто электрически управляемый запорный кран. Применять соленоидный клапан можно везде, где нельзя или нету возможности вручную включать или отключать среду.

соленоидный вентиль и катушка danfoss ev225b

Рисунок 4.3 Соленоидный вентиль и катушка Danfoss EV225B.

Краткие технические характеристики соленоидных клапанов фирмы Данфосс.

Присоединения от G 1/8" до 4".

Различные варианты материалов корпуса: латунь стойкая к кислотам нержавеющая сталь, литейный чугун.

Двухходовые и трехходовые версии.

Напряжение катушек от 12В постоянного тока до 400В переменного тока.

Существуют типы клапанов для работы в системах с нулевым давлением.

Ниже приведена информация, которая поможет правильно подобрать материал уплотнения для различных сред:

Для воды можно использовать такие материалы, как EPDM, NBR или FKM, но следует помнить, что для FKM существует температурное ограничение до 60oC. NBR можно применять при температуре до 90oC, а EPDM может применяться для горячей воды и даже для пара низкого давления с температурой до 140oC.

Для воздуха и масла можно выбрать NBR или FKM.

Для пара высокого давления до 40 ба и 185oC можно применять PTFE.

Краткая характеристика EV225B [13].

Клапан (вентиль) электромагнитный соленоидный EV225B.

Исп. "НЗ" - закрыт, при отсутствии тока. Для воздуха, холодной, горячей воды и пара. Корпус: коррозионностойкая латунь, стойкая к вымыванию цинка. Уплотнения: мембрана - PTFE, седло - нержавеющая сталь. Рабочая температура: ?10... +185 оС. Монтаж на внутренней резьбе. Катушка: 12 B в комплекте со штекером.

Таблица 4.1 Технические характеристики клапана Danfoss EV225B.

Артикул

DN, мм

Резьба, дюймы

Kv, м3/ч

?Pmin, бар

PN, бар

032U300384

10

G ?

2,2

0,2

10

032U300484

15

G Ѕ

2,2

0,2

10

032U300684

20

G ѕ

5

0,2

10

032U300784

25

G 1

6

0,2

10

По вышесказанному температурный датчик выбрали DS18B20 из-за его простоты, доступности, дешевизны и идеально подходящему к микроконтроллеру. Линию выбрали 1-wire. Соленоидный вентиль выбрали Danfoss EV225B, из-за его доступности и идеально подходящему к микроконтроллеру.

Похожие статьи




Описание и принцип работы устройства - Разработка вычислительной системы для автоматизации жилого помещения с использованием системы умный дом

Предыдущая | Следующая