Jste zde

TEST - Bezdrátové měření teploty pomocí Thermochronu

Antonín Vojáček, 2. Leden 2007 - 0:00

Často je potřeba krátkodobě či dlouhodobě měřit teplotu na odlehlých místech, kde není možné natáhnout senzory připojené vodičem. Pro tyto úlohy je vhodný bezdrátový senzor DS1921G Thermochron iButton, který v jednom malém pouzdru mimo samotný teplotní snímač obsahuje i řídící logiku a paměť na uložení až 2048 naměřených teplot. Právě tento senzor jsem podrobil praktickému testování.

Senzor Dallas DS1921G Thermochron iButton

DS1921G Thermochron iButton je kompaktní bezdrátový senzor teploty, který umožňuje měřit teplotu na libovolném místě v rozsahu -30°C až +70°C s rozlišením na 0.5 °C. Jde o autonomní zapouzdřený odolný systém, který nejen že změří teplotu v nadefinovaných časových intervalech délky 1 až 255 minut, ale uloží ji v SRAM, vyhodnotí ALARM stavy a rozdělí naměřené teploty do histogramu (Histogram Memory). Do paměti je možné uložit až 2048 hodnot teplot. To při nastavení maximálního pravidelného intervalu odečítání teplot 255 minut umožňuje nezávislé měření po dobu 362 dní !! Histogram poskytuje 63 segmentů s rozlišením 2.0°C.

Blokové schéma celého systému senzoru Dallas DS1921G Thermochron

Napájení celého systému iButton senzoru je provedeno vestavěnou 3 V Lithiovou baterií, přičemž při připojení senzoru na čtečku se ke komunikaci využívá parazitní napájení z logického signálu High = log. 1 (Parasite Power Circuitry).

Předávání dat do řídícího systému (PC, PLC, Pocket PC) se provádí po jednovodičové sériové komunikační sběrnici Dallas 1-Wire. Signálová "svorka" je potištěná strana železného pouzdra senzoru, u které se signálové napětí vztahuje k zemní svorce (GND) - boky a zadní strana pouzdra.

Princip jednovodičového sériového rozhraní 1-Wire

V nabídce obchodu HW serveru je uvedený senzor zabudován v praktickém červeném nebo žlutém držáku - viz obrázek vlevo.

Základní vlastnosti:

  • Digitální teploměr měří teplotu po 0,5 °C
  • Přesnost činí ±1 °C od -30 °C do +70 °C.
  • Vestavěné RTC a časovač mají přesnost ±2 minut za měsíc, v teplotách 0° do 45°C
  • 512 Bytů univerzální read/write RAM
  • Automaticky se zapíná a měří teplotu v uživatelem definovaných intervalech o velikosti 1 až 255 minut
  • Ukládá až 2048 po sobě jdoucích hodnot měření do stálé RAM
  • Ukládá naměřené hodnoty do histogramu s rozlišením 2.0 °C
  • Programovatelné horní a spodní hranice pro alarm
  • Ukládá až 24 časových údajů a dob, po které byla teplota mimo specifikovaný rozsah
  • Komunikace pomocí jediného digitálního signálu při 15,4kbps nebo 125kbps pomocí protokolu 1-Wire

Pro iButton je k dispozici široká škála aplikačního software ať již přímo od výrobce (iButton Viewer - viz obrázek níže) či třetích firem (CapTemp) a podpůrných knihoven pro snadnou tvorbu vlastních aplikací. Na internetu lze nalézt i zdrojové programy a kódy pro Javu.

Okno programu iButton Viewer s oknem změřených hodnot a jejich zobrazení v grafu (vlevo) a životnost senzoru v letech v závislosti na měřícím intervalu v minutách (vpravo)

Praktické poznatky z testování

K vyzkoušení jsem měl zapůjčeny dva senzory Dallas DS1921G Thermochron (červené a žluté držadlo) spolu se čtečkou s 1-Wire rozhraním a redukcí 1-Wire na USB - viz obrázky níže. Po vybalení a před prvním připojením k PC je nutné provést instalaci ovladačů převodníku USB/1-Wire. Ty je nutné si rozbalit do určitého adresáře na disku PC a po zastrčení USB převodníku do konektoru, kdy se Windows sama dotáží na ovladače, zadat daný adresář. Pak už nic nestojí v cestě připojení iButton čtečky a nainstalovat základní program pro ovládání senzoru - iButton Viewer. Ten umožňuje jak nastavení parametrů registrů uvnitř senzoru, spuštění měření, tak i základní zobrazení a uložení naměřených teplot do grafu nebo souboru. Pro základní použití - měření teploty program opravdu dostačuje a je velmi jednoduchý a intuitivní na ovládání. Já osobně hned po prvním spuštění neměl žádný problém s nastavení a spuštěním měření do čtečky vloženého iButton senzoru. Při instalaci programu je vhodné zvolit automatické hledání připojeného senzoru, díky němuž se automaticky zvolí virtuální COM port (v mém případě COM 6).

1-Wire čtečka iButton teplotních senzorů s USB/1-Wire převodníkem (vlevo) a DS1921G Thermochron iButton (vpravo)

Okno programu iButton Viewer - postupné nastavení vnitřních parametrů iButton senzoru (vlevo) a zobrazení nastavení + aktuálního stavu funkce iButton senzoru (vpravo)

Pro nastavení každého iButton senzoru a spuštění měření teploty je nutné senzor připojit k PC a spustit program iButton Viewer. Ten by měl po nastartování již okamžitě rozpoznat připojený nebo připojené senzory a okamžitě by se mělo objevit řídící okno - viz obrázek výše. Počet otevřených oknem odpovídá počtu připojených senzorů. Pokud toto nenastane, lze ho spustit volbou Option/1-Wire Net Port a poté zvolit správný senzor a port (obvykle potvrdit nabídnutou možnost stiskem tlačítka OK).

V záložce Wizard (viz obrázek výše vlevo) se postupem krok za krokem nastavují vnitřní parametry senzoru, jako například synchronizace aktuálního času, nastavení časového alarmu, čas/datum spuštění měření teploty, vzorkovací interval, nastavení teplotního alarmu, nastavení, co se má stát po naplnění paměti 2048 hodnotami.

V záložce Status (viz obrázek výše vlevo) lze vždy zkontrolovat základní nastavení senzoru.

V záložce Mission Results (viz obrázek níže) umožňuje ze iButton senzoru načíst (tlačítko Read Data) a zobrazit soupis naměřených teplot v konkrétních časových okamžicích - blok Log nebo hodnoty zobrazit v grafu (tlačítko Quick Graph) či v histogramu - blok Histogram (Quick Graph). Stiskem tlačítka Export Results se provede export naměřených hodnot a nastavených parametrů iButton senzoru do textového (ASCII) souboru - viz obrázek níže.

Zobrazení výsledků měření teploty dvou iButton senzorů spuštěných a umístěných na dvou různých místech (pozn. v grafech červené hodnoty označují teploty překračující horní hranici a modré teploty nižší než spodní hranice)

Zobrazení do ASCII souboru exportovaných naměřených dat a nastavených parametrů

Závěr

Dallas DS1921G Thermochron iButton senzor je velmi zajímavý, univerzální a snadno použitelný výrobek použitelný ve všech oblastech průmyslu, vhodný pro kutily i domácnosti. K jeho základnímu používání není nutné mít žádné významné znalosti a zkušenosti. V rukou programátora však může být díky volně dostupným ovladačům a zdrojákům začleněn do libovolného systému a využíván pod libovolným operačním systémem.

Dallas DS1921G Thermochron iButton senzor včetně 1-Wire čtečky a USB/1-Wire převodníku lze zakoupit v libovolném množství v HW shopu. Ceny senzoru se pohybují od 656,- Kč bez DPH a cena čtečky 2 490,- Kč bez DPH. Zde najdete i podrobné datasheety a software volně ke stažení.

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: