Використання цифрових датчиків на уроках фізики

Abstract

У статті розглядається використання на уроках фізики термометра на основі цифрового датчика і технологія самостійного виготовлення і програмування цього приладу. Термометр побудований на основі мікросхеми DS18B20 і підключається до порту USB. DS18B20 - це цифровий термометр з програмною роздільністю від 9 до 12 бітів, яка може зберігатися в пам'яті EEPROM приладу. DS18B20 здійснює обмін даними по шині 1-wire і при цьому може бути як єдиним пристроєм на лінії, так і працювати в групі. Всіма процесами на шині керує центральний мікропроцесор. Діапазон вимірювань датчика: від -55 до +125 °С і точністю 0,5 °С у діапазоні від -10 до +85 °C. DS18B20 може живитися напругою лінії даних (живлення від паразитного джерела) за відсутністю зовнішнього джерела напруги. Датчик можна успішно використовувати в навчальному експерименті з фізики. У роботі також обговорюються можливості апаратно-програмної платформи Ardumo.

The DS18B20 digital thermometer provides 9-bit to 12-bit Celsius temperature measurements and has an alarm function with nonvolatile user-programmable upper and lower trigger points. The DS18B20 communicates over a 1-Wire bus that by definition requires only one data line (and ground) for communication with a central microprocessor. In addition, the DS18B20 can derive power directly from the data line («parasite power»), eliminating the need for an external power supply. Each DS18B20 has a unique 64-bit serial code, which allows multiple DS18B20s to function on the same 1- Wire bus. Thus, it is simple to use one microprocessor to control many DS18B20s distributed over a large area. Applications that can benefit from this feature include HVAC environmental controls, temperature monitoring systems inside buildings, equipment, or machinery, and process monitoring and control systems. Benefits and Features: Unique 1-Wire® Interface Requires Only One Port; Pin for Communication; Reduce Component Count with Integrated; Temperature Sensor and EEPROM; Measures Temperatures from -55°C to +125°C (-67°F to +257°F); ±0.5°C Accuracy from -10°C to +85°C; Programmable Resolution from 9 Bits to 12 Bits; No External Components Required; Parasitic Power Mode Requires Only 2 Pins for Operation (DQ and GND); Simplifies Distributed Temperature¬Sensing; Applications with Multidrop Capability; Each Device Has a Unique 64-Bit Serial Code Stored in On-Board ROM; Flexible User-Definable Nonvolatile (NV) Alarm Settings with Alarm Search Command Identifies Devices with Temperatures Outside Programmed Limits; Available in 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin pSOP, and З-Pin TO-92 Packages This paper discusses the possibility of a hardware-software platform Arduino, as a relatively simple and flexible tool that could occupy a niche in the research tools.