Digitemp - elektronický digitálny teplomer k počítaču

Digitemp je projekt, ktorý umožňuje meranie teploty pomocou adaptéra pripojeného na sériový alebo USB port, ku ktorému sa zbernicovým spôsobom pripájajú digitálne snímače. Skladá sa s hardvérovej a softvérovej časti. Autorom je Brian C. Lane.

K adaptéru môžeme snímače teploty, vlhkosti a iné zariadenia komunikujúce cez jednovodičový protokol (1-wire). V mojom projekte boli použité snímače snímače teploty DS18S20. Tieto snímače môžu pracovať v režime s aktívnym alebo parazitným napájaním. V pripade, že vám stačí režim s parazitným napájaním použite snímače teploty DS18S20PAR.

Pripojiteľné snímače

K jednovodičovému rozhraniu sú pripojiteľné

• jednovodičové teplotné snímače: DS18S20 (and DS1820), DS18B20, DS1822,
• Smart Battery Monitor DS2438,
• čítače DS2422 a DS2423,
• MicroLAN Coupler DS2409 (používaný v jednovodičových huboch),
• a snímač vlhkosti AAG TAI-8540.

Snímače

DS18S20

Každý snímač má laserom vypálenú jedinečnú adresu, podľa ktorej je jednoznačne identifikovateľný. Snímače DS18S20 môžu pracovať v režime s parazitným napájaním alebo v aktívnom režime. Aktívnym režimom je režim s normálnym napájaním cez tretí vodič. Režim s parazitným napájaním je režim, keď je snímač napájaný po dátovej linke, bez použitia tretieho vodiča. Tieto snímače sa dodávajú v púzdre TO92 alebo SO8.

Ak snímače pracujú v režime s aktívnym napájaním sú potrebné tri vodiče na ich pripojenie. Rozsah meraných teplôt v aktívnom režime je od -55 do +125 stupňov Celzia. S presnosťou +/– 0,5 stupňa Celzia pracuje v rozsahu od -10 do +85 stupňov Celzia.

Ak snímače pracujú v režime s parazitným napájaním, na ich pripojenie sú potrebné iba dva vodiče. Nevýhodou môže byť v tomto prípade menši rozsah meraných teplôt a to od -55 do +100 stupňov Celzia. S presnosťou +/– 0,5 stupňa Celzia pracuje v rozsahu od -10 do +85 stupňov Celzia.

Katalógový list: http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2815

DS18S20-PAR

Snímače s označením DS18S20-PAR pracujú iba v režime s parazitným napájaním po dátovej linke. Tieto snímače sa dodávajú iba v púzdre iba v púzdre TO92. Aktívny režim nie je možný, nakoľko vývod číslo 3, slúžiaci na napájanie, je nevyužitý (NC).

Katalógový list: http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2816

Zapojenie pinov DS18S20

Adaptéry

Originálne adaptéry

Existujú hotové adaptéry od Maxim (Dallas Semiconductors) pripojiteľné na sériový port alebo na USB port. Na Slovensku firmu Maxim zastupuje firma HTE, ktorá má svoje sídlo v Liptovskom Mikuláši.

Inteligentné adaptéry na sériový port

Tieto adaptéry obsahujú 5V regulátor a obvod DS2480B - Serial 1-Wire Line Driver with Load Sensor. Výhodou je že zem adaptéra je spojená zo zemou počítača aj snímača.

• DS9097U-009 - adaptér na sériový port (funguje)
• DS9097U-S09 - adaptér na sériový port (funguje)
• DS9097U-E25 - adaptér na sériový port (funguje)

Obrázky zo stránky MAXIM-IC

Schéma zapojenia z katalógového listu

Katalógový list: http://www.maxim-ic.com/DS9097U-S09

Po operačným systémom Linux je potrebné nainštalovať balík digitemp-3.3.2-1_ds9097u.i386.rpm. Pod operačným sytémom Windows je potrebné rozbaliť balíček dtreg25.zip.

Pasívne adaptéry na sériový port

Tieto adaptéry obsahujú pár pasívnych súčiastok a sú jednoducho postaviteľné doma. Nevýhodou je, že zem adaptéra je spojená zo signálom RXD na sériovom porte, čo môže niekedy skomplikovať situáciu.

• DS9097 - adaptér na sériový port (nemal som k dispozícii)
• DS9097E - adaptér na sériový port (funguje)

Katalógový list: http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2982

Obrázky zo stránky MAXIM-IC

Schéma adaptéra 9097 z aplikačnej poznámky 74

Po operačným systémom Linux je potrebné nainštalovať balík digitemp-3.3.2-1_ds9097.i386.rpm. Pod operačným sytémom Windows je potrebné rozbaliť balíček dtreg17.zip.

Adaptér na USB

• DS9490R - adaptér na USB port (zatiaľ neodskúšané)

Obrázok zo stránky MAXIM-IC

Katalógový list: http://www.maxim-ic.com/DS9490R

Po operačným systémom Linux je potrebné pre jeho funkciu nainštalovať balík digitemp-3.3.2-1_ds2490.i386.rpm.

Doma vyrobený adaptér

Okrem toho, že môžeme kúpiť hotové adaptéry, môžeme si takýto adaptér vyrobiť. Ide v podstate o pasívny adaptér DS9097. Pokiaľ chcete používať adaptér iba pre parazitné napájanie snímača, stačí vynechať prvky D4, D5 a C1.

Schéma zapojenia

Osadzovací plán

Stiahnutie súborov pre Eagle 4.16

Schéma: digitemp-homebrew9097.sch
Schéma: digitemp-homebrew9097.brd

Zoznam súčiastok

Komponent	Názov	Typ	Ekvivalent
D1	Zenerova dióda 3,9V	1N5228	BZX85C 3V9
D2	Schottkyho dióda	1N5818	BAT43 / BAT42
D3	Zenerova dióda 6,2V	1N5234	BZX85C 6V2
D4	Dióda	1N4148
D5	Zenerova dióda 5,6V	1N5232	BZX85C 5V6
D6	Schottkyho dióda	1N5818	BAT43 / BAT42
R1	Rezistor	1k5
C1	Kondenzátor	10uF/10V Tantal
	Canon 9F
	Krytka na Canon 9F

http://www.oravaistemperature.com/how.php adaptér

Po operačným systémom Linux je potrebné nainštalovať balík digitemp-3.3.2-1_ds9097.i386.rpm. Pod operačným sytémom Windows je potrebné rozbaliť balíček dtreg17.zip.

Snímacie moduly

Modul DT-SOAW

Je modul, ktorý má na jednom konci telefónneho kábla napájkovaný snímač DS18S20 a na druhom konci je nakrimpovaný konektor RJ-11. Je použiteľný iba pre režim s parazitným napájaním. Pin 3 (+5V) a pin 1 (GND) sú spojené. Môžete pridať aj schottkyho diódu, paralélne k snímaču, ktorá slúži na kompenzáciu rušenia. Ánoda je pripojená na pin 1 (GND) - spojený s pinom 3 (+5V) a katóda na dátovy pin 2 (DQ).

Informácie na internete
http://www.digitemp.com/dt-soaw.shtml
http://www.digitemp.com/building.shtml

Modul DT1A

Na stránkach projektu Digitemp je možnosť stiahnuť plošný spoj a schému zapojenia vo formáte Eagle. Obsahuje dva konektory RJ45 (také aké sa používajú na pripojenie počítačovej siete) snímač DS18S20, Schottkyho diódu na odfiltrovanie rušenia a dve prepojky. Jedna z nich je prepojená v prípade parazitného napájania, druhá zasa v prípade aktívneho napájania. Prvý prípravok sa prepája s adaptérom pomocou priameho telefónneho kábla. Ak chcete využiť režim s aktívnym napájaním potrebuje šesťvodičový telefónny kábel a konektory RJ 11 6P6C. Ďalšie moduly medzi sebou prepájate pomocou priameho kábla UTP, ktorý sa používa pri budovaní počítačovej siete (nesmie byť prekrížený kábel).

Prepojka R1 nastavuje režim s parazitným napájaním Prepojka R2 nastavuje režim s aktívnym napájaním +5V z pinu konektora RJ-45

Informácie na internete
http://www.digitemp.com/dt1a.shtml
http://www.digitemp.com/files/dt1a_eagle.tar.gz (Doska a schéma pre Eagle)
http://www.digitemp.com/building.shtml

Pripojenie teplotných snímacích modulov

Snímacie moduly sa k adaptéru pripájajú zbernicovým spôsobom.

Zapojenie pinov adaptéra DS9097U

	1	NC
	2	1-wire data
	3	GND
	4	NC

Zapamätajte si, že Dallas čísluje svoje konektory RJ-11 opačne. V katalógovom liste majú pin 1 napravo. Autor Digitempu, zvoliI číslovanie podľa priemyselného štandardu, kde sa piny číslujú začínajúc zľava.

Zapojenie pinov modulu DT1A

	1	NC
	2	+5v power to R2 jumper
	3	NC
	4	1-wire data
	5	GND
	6	NC
	7	NC
	8	NC

Pripojenie snímacích modulov

Keď prepájate snímacie moduly DT1A spolu s adaptérom, MUSÍTE použiť priamy kábel. Mnohé z hotových telefónnych káblov, ktoré dostanete kúpiť sú prekrížené a nebudú pracovať s jednovodičovou (1-wire) sieťou.

Ak sa chcete ubezpečiť, že máte priamy kábel mali by ste držať konektory vedľa seba rovnakým smerom a zistite sa, že farby sú v rovnakom poradí na oboch konektoroch.

Softvér

Digitemp je vydaný pod licenciou GNU GPL. Zdrojové kódy ako aj súbory potrebné na jeho prevádzku si môžete stiahnuť z nasledujúcej linky http://www.digitemp.com/software.shtml. Existuje verzia pre Linux aj Windows.

Inštalácia pod OS Mandrake Linux 10.1

Na nainštalovanie pod OS Mandake Linux potrebujeme mať baliček lockdev-1.0.1–1.3.i386.rpm. Tento sa však nevyskytuje priamo medzi balíčkami pre túto distribúciu. Môžete, ale smelo použiť balíček z distribúcie Fedora Core 1. Ten si môžeme stiahnuť z nasledujúcej linky http://download.fedora.redhat.com/pub/fedora/linux/core/1/i386/os/Fedora/RPMS/lockdev-1.0.1–1.3.i386.rpm.

Ďalej potrebujete jeden z nasledujúcich balíčkov a to podľa typu adaptéra, ktorý vlastníte.
digitemp-3.3.2-1_ds9097.i386.rpm - RPM balíček DigiTempu, kompilovaný na Fedora Core 1 pre DS9097 pasívny adaptér
digitemp-3.3.2-1_ds9097u.i386.rpm - RPM balíček DigiTempu, kompilovaný na Fedora Core 1 pre DS9097U adaptér
digitemp-3.3.2-1_ds2490.i386.rpm - RPM balíček DigiTempu, kompilovaný na Fedora Core 1 pre DS9490R USB adaptér.

Samotnú inštaláciu vykonáte. Prihlásite sa ako superpoužívateľ príkazom su password: tu zadáte heslo potom nainštalujete príslušné balíky lockdev
rpm -ihv lockdev-1.0.1–1.3.i386.rpm
digitemp-3.3.2-1_verzia - podľa adaptéra, ktorý vlastníte.
rpm -ihv digitemp-3.3.2-1_ds9097.i386.rpm

Inštalácia pod OS Windows

dtreg25.zip DigiTemp pre Windows, verzia 2.5 (DS9097U adaptér).
dtreg17.zip DigiTemp pre Windows, verzia 1.7 (DS9097 pasívny adaptér).

Inštalácia pod OS Windows spočíva v rozbalení do adresára na pevnom disku. Ja som zvolil adresár digitemp na pevnom disku.
Spustíte si príkazové okno (DOS Shell).
Spustenie DOS-Shellu môžete urobiť aj stlačením klávesu Windows (naľavo od medzerníka) spolu s klávesom R. Do okienka napíšete príkaz cmd (WXP, 2000, NT) alebo command (W9x,Me). Objaví sa vám čierne okno, do ktorého môžete písať príkazy.
Nastavíte sa do adresára digitemp.
cd digitemp
Ostatné o prevádzke platí to čo aj pre operačný systém Linux. Akurát názov spustiteľného súboru je digitemp namiesto digitemp_DS9097U príp. digitemp_DS9097.

Prevádzka

Inicializácia

Inicializáciu urobíte príkazom:
digitemp_DS9097U -s/dev/ttyS0 -i - pre adaptére DS9097U,
digitemp_DS9097 -s/dev/ttyS0 -i - pre adaptére DS9097,
digitemp_DS2490 -i - pre adaptére DS490
kde /dev/ttyS0 je pomenovanie pre COM1 pod operačným systémom linux.

Meranie

Meranie bez logovania môžete spustiť prikazom digitemp_DS9097U -a.

Meranie v časových intervalom 30s (voľba -d 30), počet opakovaní 2880 (voľba -n 2880) spolu s logovaním do súboru teplota.log (voľba -l teplota.log) spustíte príkazom:
digitemp_DS9097U -a -o"%d %b %Y %H:%M:%S Sensor %s %.2C °C" -d 30 -n 2880 -l teplota.log
digitemp_DS9097 -a -o"%d %b %Y %H:%M:%S Sensor %s %.2C °C" -d 30 -n 2880 -l teplota.log
digitemp_DS2490 -a -o"%d %b %Y %H:%M:%S Sensor %s %.2C °C" -d 30 -n 2880 -l teplota.log

Ukážka logu

17 Feb 2006 19:20:03 Sensor 0 22.69 °C
17 Feb 2006 19:20:22 Sensor 0 22.56 °C
17 Feb 2006 19:20:32 Sensor 0 22.75 °C
17 Feb 2006 19:20:52 Sensor 0 23.06 °C
17 Feb 2006 19:21:02 Sensor 0 23.19 °C
17 Feb 2006 19:21:22 Sensor 0 23.38 °C
17 Feb 2006 19:21:32 Sensor 0 23.56 °C
17 Feb 2006 19:21:53 Sensor 0 23.44 °C
17 Feb 2006 19:22:02 Sensor 0 23.38 °C
17 Feb 2006 19:22:22 Sensor 0 23.38 °C
17 Feb 2006 19:22:32 Sensor 0 23.56 °C
17 Feb 2006 19:22:52 Sensor 0 24.00 °C
17 Feb 2006 19:23:02 Sensor 0 24.12 °C
17 Feb 2006 19:23:22 Sensor 0 24.38 °C
17 Feb 2006 19:23:32 Sensor 0 24.56 °C
17 Feb 2006 19:23:52 Sensor 0 24.81 °C
17 Feb 2006 19:24:02 Sensor 0 24.88 °C
17 Feb 2006 19:24:22 Sensor 0 24.88 °C
17 Feb 2006 19:24:32 Sensor 0 25.00 °C
17 Feb 2006 19:24:52 Sensor 0 25.19 °C
17 Feb 2006 19:25:02 Sensor 0 25.00 °C

Prezentácia dát

Na prezentáciu dát na webe môžete využiť RRDtool v spojení s databázovým systémom MySQL.

RRDtool

RRD je akronym pre Round Robin Database. RRD je systém na uchovávanie a zobrazovanie dát time-series data (napr. šírku pásma siete, teplotu v serverovni, priemernú zátaž servera). Ukladá dáta veľmi kompaktným spôsobom, a umožňuje vytvárať pekné grafy. Môže byť používaný pomocou shell skriptov alebo ako modul perlu.

Inštalácia

Pre nainštalovanie RRDtool potrebujeme balíčky distcc-2.18.3.tar.bz2 a rrdtool-1.2.12.tar.gz. Popis ako takéto riešenie sprevádzkovať je na internetovej stránke http://www.oravaistemperature.com/how.php.

Ceny

Tu uvádzam prehľad cien adaptérov a snímačov. Ceny som získal od HT-Eurep Electronic v Liptovskom Mikuláši. Všetky ceny v slovenských korunách sú uvádzané bez DPH. Ceny v amerických dolároch som získal zo stránky Maxim IC a platia pri odbere 1000 kusov.

Snímače

DS18S20 - 98 Sk, DS18S20PAR - 138,8 Sk.

Adaptéry

Typ	Popis	Cena USD pri odbere 1000ks	Cena SKK za 1ks
DS9097U-009	With ID	$12.92	1000Sk
DS9097U-S09	Without ID	$12.69	950Sk
DS9097U-E25	EPROM Compatible Adapter	$22.98	-
DS9490R	USB adapter	$13.75	1025Sk
DS9097	Pasívny adaptér	$9.63	788,7Sk
DS9097E	EPROM Compatible Adapter	$17.53	-

Zhrnutie

A nakoniec by som chcel zhrnúť, čo je potrebné k úspešnému fugovaniu Digitempu.

1. Niektorý z adaptérov
   RS232->1-Wire: DS90907U, DS9097 alebo doma vyrobený DS9097,
   USB->1-Wire: DS9490R
2. Priamy telefónny kábel - farby na oboch koncoch - konektoroch RJ11 sú v rovnakom poradí, alebo niekoľko modulov DTA1, tieto ďalej spájame priamym káblom na pripojenie počítačovej siete. Môžete použiť dvojvodičové aj štvorvodičové káble pre pasívne napájanie. Pre režim aktívnym napajaním je potrebné použiť šesťvodičové káble.
3. Modul DTSOAW - na jednej strane je snímač a na druhej strane konektor RJ11.
4. Nainštalovaný softvér.

Prajem veľa úspechov pri meraní teploty.

Linky

Domovská stránka projektu Digitemp je http://www.digitemp.com/
Domáca stránka firmy predávajúcej čidlá DS18S20 na Slovensku je http://www.hte.sk
Popis digitempu na root.czhttp://www.root.cz/clanky/nejjednodussi-online-teplomer-2/
Temperature in Oravainen - Finland - http://www.oravaistemperature.com/how.php
Temperature monitoring with Linux - http://www.linuxfocus.org/English/November2003/article315.shtml
DTgraph - http://sourceforge.net/projects/dtgraph/
RRDtool - http://www.rrdtool.org/ (http://people.ee.ethz.ch/~oetiker/webtools/rrdtool/)
DS2480 - http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2922
DS2480B - Serial 1-Wire Line Driver with Load Sensor - http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2923
DS2490 - USB to 1-Wire Bridge Chip - http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2995
Teplomer na USB - http://www.ommadawn.pl/hardware/usbwire/
DS2409 - MicroLAN Coupler - http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2909
1-Wire Sensors & Actuators - http://www.aagelectronica.com/aag/index.html
SIMAT 1-Wire Projects - http://www.simat.org.uk/
OWFS components - http://owfs.sourceforge.net/OWFS_Components.html
OWFS is an easy way to use the powerful 1-wire system of Dallas/Maxim. - http://owfs.org/
Teploměr pro PC - http://sweb.cz/trifid2/teplomer/index.htm