Cwicz. 2 Sensory i elementy wykonawcze SiEWA/CT Temat

Cwicz. 2
Sensory i elementy wykonawcze
Temat ćwiczenia:
SiEWA/CT
CZUJNIKI TEMPERATURY
1. Wprowadzenie
W ćwiczeniu wykorzystywane są dwa czujniki temperatury:
a) czujnik TMP03 firmy Analog Devices,
b) termometr cyfrowy DS1820 f-my Dallas Semiconductor.
oraz termometr wzorcowy
TMP03 zawiera monolityczny czujnik temperatury o napięciu wyjściowym proporcjonalnym do temperatury. Napięcie to przetwarzane jest w modulatorze cyfrowym, na wyjściu
modulatora powstaje przebieg prostokątny (o stałej częstotliwości) którego współczynnik
wypełnienia zależy od temperatury. Dokładny jego opis znajduje się w internecie [1].
DS1820 jest cyfrowym czujnikiem temperatury z interfejsem „1- wire” [2], umożliwiającym przesyłanie danych pomiarowych jednym przewodem (opcjonalnie przewidziane jest
dodatkowo zasilanie). W przypadku połączenia bez opcji dodatkowego zasilania energia do
zasilania układu czerpana jest bezpośrednio z linii danych. Sensor nie wymaga dołączania
żadnych elementów zewnętrznych, a pomiar temperatury może być przeprowadzany w zakresie
–55 ÷ +125˚C z dokładnością 0,5˚C. Rozdzielczość konwersji odpowiada 9 bitom, czas
konwersji wynosi 200 ms. Każdy sensor posiada w pamięci wewnętrznej własny, unikalny,
48-bitowy numer identyfikacyjny, co umożliwia podłączenie wielu czujników przy pomocy tej
samej linii danych.
2. Zestaw aparatury
1. Zasilacz napięcia stałego +5V/0.1A.
2. Zestaw demonstracyjny z dwoma termometrami: DS1820.
3. Mikroprocesorowy zestaw pomiarowy z czujnikiem TMP03 i zasilaczem stabilizowanym
12V/500mA.
4. Komora grzewcza.
5. Komputer.
6. Oscyloskop DSO 6034A.
3. Zadania
3.1. Otworzyć obudowę układu do badania czujników termicznych i podłączyć we właściwe
miejsca czujniki DS1820 oraz TMP03 – opis na płytce. Odczytać temperaturę w
laboratorium pokazywaną przez czujniki i porównać z wynikiem pomiaru przy pomocy
tradycyjnego termometru pokojowego. Podłączyć oscyloskop do czujnika DS1820 – do obu
czujników dołączone są dwa krótkie przewody (czarny masa, niebieski sygnał).
317514673
1
20/07/2017
Cwicz. 2
Sensory i elementy wykonawcze
SiEWA/CT
3.2. Zsynchronizować oscyloskop z sygnałem obserwowanym na czujniku DS1820 – tak ustawić
podstawę czasu oscyloskopu by na ekranie widać było cały sygnał z zakodowaną
temperaturą (np. 2ms/div). Zmierzyć, za pomocą markerów, czas trwania całego sygnału
oraz charakterystycznych jego części. Obraz sygnału, z ustawionymi markerami,
przekopiować do sprawozdania.
3.3. Zmienić nastawę podstawy czasu tak by można było ustalić częstotliwość wysyłania
protokołów przez czujnik – dokonać jej pomiaru. Obraz z ustawionymi markerami
udokumentować w sprawozdaniu.
3.4. Przywrócić ustawienia podstawy czasu oscyloskopu ja w p. 3.2. Włączyć zoom i ostawić go
w część zawierającą zakodowaną temperaturę – koniec długiego fragmentu protokołu.
Zaobserwować i udokumentować (skopiować odpowiednie obrazy) wpływ zmian
temperatury na postać sygnału w protokole. Ustalić wpływ zmiany temperatury na ostatnią
(krótszą) cześć protokołu.
3.5 Podłączyć oscyloskop do czujnika TM03, zsynchronizować go zboczem narastającym
sygnału badanego, ustawić nastawy tak by uzyskać stabilny obraz jednego cyklu (okresu).
Włączyć markery i ustawić je na kolejne dwa zbocza sygnału. Skopiować obraz sygnału do
sprawozdania. Włączyć zoom (parametry np. 5ms/50s) na pierwsze zbocze (opadające) po
zboczu synchronizującym i sprawdzić czy zachodzi jego przesunięcie w funkcji temperatury
(na dotyk dłonią). Dokonać podobnych obserwacji dla drugiego zbocza (narastającego).
3.6. Sensory TMP03 i DS1820 oraz termometr wzorcowy umieścić we wnętrzu komory
grzewczej. Zarejestrować wyniki pomiarów temperatury sensorami TMP03 i DS1820 i
wzorcowym. Temperaturę wewnątrz komory zmieniać od temperatury pokojowej do
wartości maksymalnej +80˚C.
4. Opracowanie
4.1.Zamieścić wyniki pomiaru z p.3.2 i wykreślić charakterystyki T(Twz) zmierzone w punkcie
3.6.
4.2. Porównać wyniki pomiarów temperatury przy pomocy termometru wzorcowego z wynikami
wskazań na sensorach: TMP03 i sensora DS1820 – wykreślić rozrzuty wskazań.
4.3. Przedyskutować liniowość i dokładność badanych sensorów temperatury.
4.4. Wyjaśnić zasadę pracy interfejsu 1-wire (dane katalogowe układu DS1820 –
www.maxim-ic.com).
4.5. Wyjaśnić zasadę pracy czujnika
www.analog.com).
TMP03
(dane
katalogowe
układu
TMP03
5. Literatura:
1. http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/TMP03_04.pdf
2. http://www.micropik.com/PDF/ds1820.pdf
3. http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/DS18B20.pdf
317514673
2
20/07/2017
–