Датчики со связью по одному проводу

1-wire - это система связи между устройствами, разработанная Dallas Semiconductor Corp, которая обеспечивает низкоскоростной обмен данными и питание по единственному проводу.

Отличительной особенностью этой шины является возможность использовать только двух проводов: данных и земли. Чтобы добиться этого устройства включают конденсатор 800pF для запасания энергии и питания устройства в моменты использования линии данных.

Посмотрим на одну из таких штук, оказавшуюся у меня под рукой: DS18B20.

Datasheet

Первым делом читаем документацию чтобы понять подходит ли это устройство и каковы его возможности. Итак:

• Может питаться от линии данных от 3.0V до 5.0V. Это хорошо.
• Точность $\pm 0.5^\circ C$ в диапазоне от $-10^\circ C$ до $+85^\circ C$.
• Потребляемый ток в режиме измерения: от $1mA$ до $1.5mA$.

Далее в документации есть схема включения: которая мне не совершенно нравится. GPIO выход как мы рассмотрели ранее состоит из двух транзисторов. Если установим на выходе низкий уровень (фактически соединим с землёй) и в тот же момент откроем подтягивающий транзистор в предложенной схеме, то получим жаренную Raspberry Pi Я не хочу так рисковать.

Схема включения попроще

Так что поставим резистор в $4.7k\Omega$, что даст $3.3V / 4.7e3\Omega\approx0.7mA$, если ток будет маловат для измерения температуры, то уменьшим сопротивление.

Software

Почему GPIO4? Почитаем /boot/overlays/README:

Name:   w1-gpio
Info:   Configures the w1-gpio Onewire interface module.
        Use this overlay if you *don't* need a GPIO to drive an external pullup.
Load:   dtoverlay=w1-gpio,<param>=<val>
Params: gpiopin                 GPIO for I/O (default "4")

        pullup                  Non-zero, "on", or "y" to enable the parasitic
                                power (2-wire, power-on-data) feature


Name:   w1-gpio-pullup
Info:   Configures the w1-gpio Onewire interface module.
        Use this overlay if you *do* need a GPIO to drive an external pullup.
Load:   dtoverlay=w1-gpio-pullup,<param>=<val>
Params: gpiopin                 GPIO for I/O (default "4")

        pullup                  Non-zero, "on", or "y" to enable the parasitic
                                power (2-wire, power-on-data) feature

        extpullup               GPIO for external pullup (default "5")

Оверлей w1-gpio-pullup - это не наш вариант¹, а вот w1-gpio выглядит привлекательно. Так что добавим в файл /bbot/config.txt следующую строку:

dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=4

Внимание

Как оказалось не все йогурты одинаково полезны (btw, йогурты вообще не полезны, никак). Некоторые из DS18B20 являются не очень удачными подделками. В частности мне достались обе микросхемы серии +158ac², которые не работают в паразитном режиме, то есть мне придётся подавать напряжение на микросхемы отдельно:

Макетная плата

Проверяем обнаружение термометра и корректность показаний:

$23.125^\circ C$ выглядит вполне правдоподобно

Несколько сенсоров

Это последнее, что я хотел бы попробовать сегодня, в конце концов это всё таки шина. Для начала внесём изменения в макетную плату:

Смотрим:

Погрешность $0.313$ укладывается в заявленную точность $\pm 0.5^\circ C$.

1. Если транзистор для сильного pull-up будет открыт, а GPIO канала данных будет включен как выход и с низким уровнем (из-за ошибки в драйвере допустим), то Raspberry Pi сгорит. ↩

2. Как видно на картинке вверху поста. ↩

Также можно почитать

• 18 May 2018 » Преобразователь логических уровней
• 09 Apr 2018 » Хранение температуры в базе данных
• 26 Mar 2018 » Raspberry Pi и кнопка

---

Tweet