Funktionsweise (1-wire Temperaturmessung)

Bus

Die 1-wire-Technologie beinhaltet verschiedene Sensortypen und auch Speicher, Echtzeitakku und andere periphere Geräte, die über verschiedene Bustopologien wie Linie, Stern, Baum oder auch Mischformen zu einem Bussystem verschaltet werden. Die Anschlüsse der Sensoren werden dabei untereinander auf einfache Weise verbunden, mit einer 2- oder 3-adrigen (nach Modus) geschirmten Leitung. Im Normalfall wird der Bus parasitär, d.h. die Spannungsversorgung erfolgt über die Datenleitung, betrieben (2-adrig). In einigen Fällen kann eine zusätzliche Versorgung notwendig sein. Alle Temperatursensoren (Slaves) haben Ihre Adressen (Sensor ID) bereits ab Werk und sind fertig kalibriert. Der Busmaster (Energiemonitor→) bildet einen Endpunkt in der Struktur und erkennt automatisch die vorhandenen Sensoren anhand ihrer Seriennummer. Die Auflösung kann vom Benutzer konfiguriert werden – 9,10,11,12 bit. Die höchste Auflösung entspricht dabei bei einem Messbereich von -55°C bis 125°C  ∆T=0.0625°C (DS18B20).

Sensoren

1-wire Sensoren beinhalten sowohl die physikalische Erfassung des Messwertes als auch dessen Wandlung in einen digitalen Wert und die Bereitstellung desselben über ein Businterface (1-wire Bussystem). Leitungslängen spielen also keine Rolle, für die Temperatursensoren nach diesem Prinzip sind Messunsicherheiten von ± 0.5K angegeben (DS18B20). Die Sensoren können

Referenzmessung

Messabweichungen (Verlauf)

Die Referenzmessung von 6 Sensoren (1-wire Temperaturmessung) mit einem Referenzthermometer PT25 ergab über einen Messbereich von 10-60°C folgende Abweichungen:

Messpunkte Referenzmessung
Referenzmessung 1-wire Temperatursensoren

Messwertkorrektur für 1-wire Temperaturmessung

Es läßt sich abschätzen, dass für den Meesbereich -55°C bis 125°C die Linearitätsabweichung in an­gegebenen Bereich bleiben wird für T1-T4, T6. Korrigiert man die Messwerte mit einer festen quadratischen Korrektur und einem sensorspezifischen Offset, erhält man folgendes Ergebnis:

1-wire Temperaturmessung, quadratische Korrektur

Messunsicherheit nach Korrektur

Abgeschätzte Messunsicherheit: ± 0.2K

Auflösung: 0.0625K (12 bit resolution)

Quellen:

1-wire Wikipedia →

wiregateshop →

Download Datenblatt DS18B20 →