Современная электроника №3/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 28 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2025 Позиционирование датчиков температуры интерфейса 1wire сканированием индуктивно-ёмкостных параметров линии Рис. 1. Модель замещения линии индуктивно-ёмкостным эквивалентом В статье описано устройство, позволяющее определить порядок подключения датчиков температуры на шине 1wire. Андрей Шабронов Подключённые в шине датчики DS18B20 определяются или читаются программой по уникальному MAC- адресу, который имеет каждый дат­ чик. Заказчику потребовалось опре­ делить расстановку датчиков по шине, выполнить позиционирование и опре­ делить место ближайшего, следующе­ го и так до крайнего датчика в линии. Предлагаемый адаптер 1wire выпол­ няет сканирование индуктивно- ёмкостных параметров линии для каждого датчика. Поскольку у каждого датчика в шине своя длина линии, то, соответственно, и свои индуктивно- ёмкостные параметры. Полученные данные индивидуальны для каждого датчика и, таким образом, определя­ ют его расположение в линии. Представленные схема и конструк­ ция предназначены для позициони­ рования шины 1wire, состоящей из 14 датчиков, расставленных с интерва­ лом 2 метра. Такое количество датчи­ ков устанавливается в цифровых тер­ моподвесках для силосов элеваторов. Позиционирование датчиков уве­ личивает информативность сбора данных, обеспечивает диагностику и ремонтопригодность места изме­ рения. Визуализация точек темпе­ ратурного измерения совместно с их позиционированием позволяет опре­ делять и другие физические данные, например, объёмы заполнения скла­ дов, уровни границ сред, исключает человеческий фактор ошибки. Модель измерения Линия интерфейса 1wire содержит три провода: общий провод, шина данных и питание +5 В. Через опре­ делённое расстояние подключаются датчики DS18B20. Количество датчи­ ков и общая длина линии может быть очень разной, но в шинной структуре для каждого датчика всегда своя дли­ на и, соответственно, своя «погонная» ёмкость и индуктивность линии, как показано на модели замещения линии индуктивно-ёмкостным эквивалентом на рис. 1. Для определения размещения, управляя определённым датчиком, замыкаем на короткое время линию шины данных с общим проводом. На этот короткий интервал време­ ни получаем возможность измерить индуктивно-ёмкостные свойства сфор­ мированной цепи. Модель индуктив­ но-ёмкостных распределений при измерении разных датчиков приведе­ на на рис. 2. Цветными овалами выде­ лены электронные ключи эквивален­ тов датчиков, которые замыкаются в разных местах шины. Индуктивно-ёмкостные эквивален­ ты линии и замкнутый электронный ключ датчика образуют схему последо­ вательно-параллельного LC-контура, параметры которого строго индивиду­ альны для каждого датчика. Если на «исследуемый LC-контур» выдавать синусоидальный сигнал c разной частотой, но постоянной амплитудой, то уровень выпрям­ ленного напряжения на «контуре» позволяет определить амплитудно- частотные характеристики «конту­ ра», которые формируются от индук­ тивно-ёмкостных параметров линии. На рис. 3 показана модель схемы изме­ рения. Подобная схема в курсе физи­ ки используется для изучения резо­ нансных свойств простого LC-контура и показывает существование резонан­ сов токов и резонансов напряжений [1]. Если контур один, то и показыва­ ется один резонанс. В нашей модели измерения получа­ ем сложные спектры, так как имеет­ ся много участков с разной ёмкостью и индуктивностью, и поэтому форми­ руется много резонансов. Синусоидальный сигнал для изме­ рения может передаваться только в определённый момент работы интер­ фейса 1wire, т.е. только когда задан­ ный по МАС-адресу датчик замыка­ ет шину 1wire на землю. В остальное время синусоидальный сигнал мешает работе шины, и поэтому сигнал посту­ пает через электронный ключ 1. Поме­ хи работе интерфейса 1wire создаёт и диодно-интегрирующая цепь. Для устранения влияния RC-цепи исполь­ зуется электронный ключ 2. Управляет всей схемой измерения МК, который, в свою очередь, управля­