Главная » Форумы » Программирование

Как повысить скорость снятия температуры с датчика DS18B20?

15 ответов [Последнее сообщение]
Пт, 10/07/2015 - 14:49
CollSpack
CollSpack аватар
Offline
Зарегистрирован: 10.07.2015

Работаю над неким проэктом где очень важно максимально точно поддерживать температуру. Столкнулся с проблемой очень медленной работы, из-за чего появляются колебания температуры.

Для примера есть следующий код. Программа снимает температуру с двух датчиков и выдает количество затраченного времени для 9, 10, 11 и 12 bit разрешения.
Используются библиотеки OneWire и DallasTemperature.

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 2

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

DeviceAddress insideThermometer =  {0x28, 0xFA, 0xAB, 0x8C, 0x06, 0x00, 0x00, 0xFA};
DeviceAddress outsideThermometer = {0x28, 0x17, 0x1C, 0x8C, 0x06, 0x00, 0x00, 0x87};

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();
}

//Мигнуть диодом 100000 раз и вывести инфо о времени исполнения
void loop() {
  double temp1;
  double temp2;
  unsigned long start ;
  unsigned long i ;

  Serial.print("requestTemperaturesByAddress + getTempC test, 12 bit: ") ;
  sensors.setResolution(insideThermometer,  12);
  sensors.setResolution(outsideThermometer, 12);
  start = millis() ;
  for (i = 0 ; i < 10 ; i++)
  {
    sensors.requestTemperaturesByAddress(insideThermometer);
    temp1 = sensors.getTempC(insideThermometer);
    sensors.requestTemperaturesByAddress(outsideThermometer);
    temp2 = sensors.getTempC(outsideThermometer);
  }
  Serial.print(millis() - start) ;
  Serial.println(" msec (10 calls)") ;
  delay(2000);

  Serial.print("requestTemperaturesByAddress + getTempC test, 11 bit: ") ;
  sensors.setResolution(insideThermometer,  11);
  sensors.setResolution(outsideThermometer, 11);
  start = millis() ;
  for (i = 0 ; i < 10 ; i++)
  {
    sensors.requestTemperaturesByAddress(insideThermometer);
    temp1 = sensors.getTempC(insideThermometer);
    sensors.requestTemperaturesByAddress(outsideThermometer);
    temp2 = sensors.getTempC(outsideThermometer);
  }
  Serial.print(millis() - start) ;
  Serial.println(" msec (10 calls)") ;
  delay(2000);

  Serial.print("requestTemperaturesByAddress + getTempC test, 10 bit: ") ;
  sensors.setResolution(insideThermometer,  10);
  sensors.setResolution(outsideThermometer, 10);
  start = millis() ;
  for (i = 0 ; i < 10 ; i++)
  {
    sensors.requestTemperaturesByAddress(insideThermometer);
    temp1 = sensors.getTempC(insideThermometer);
    sensors.requestTemperaturesByAddress(outsideThermometer);
    temp2 = sensors.getTempC(outsideThermometer);
  }
  Serial.print(millis() - start) ;
  Serial.println(" msec (10 calls)") ;
  delay(2000);

  Serial.print("requestTemperaturesByAddress + getTempC test, 9 bit: ") ;
  sensors.setResolution(insideThermometer,  9);
  sensors.setResolution(outsideThermometer, 9);
  start = millis() ;
  for (i = 0 ; i < 10 ; i++)
  {
    sensors.requestTemperaturesByAddress(insideThermometer);
    temp1 = sensors.getTempC(insideThermometer);
    sensors.requestTemperaturesByAddress(outsideThermometer);
    temp2 = sensors.getTempC(outsideThermometer);
  }
  Serial.print(millis() - start) ;
  Serial.println(" msec (10 calls)") ;
  delay(2000);
}

Что из этого имеем:
При 12 bit - 808,3 msec на снятие температуры с 1 датчика
При 11 bit - 433,3 msec на снятие температуры с 1 датчика
При 10 bit - 246.35 msec на снятие температуры с 1 датчика
При 9 bit - 152,3 msec на снятие температуры с 1 датчика

Необходимо добиться чтобы при разрешении в 12 bit температура измерялась намного быстрее.
Прошу помощи!

Верх
Пт, 10/07/2015 - 14:54
#1
vitalikost
Offline
Зарегистрирован: 28.11.2014

Вопрос? А зачем ганять цикл? 

Верх
Пт, 10/07/2015 - 15:02
#2
vitalikost
Offline
Зарегистрирован: 28.11.2014 
В библиотеке можно подправить 
	// Wait a fix number of cycles till conversion is complete (based on IC datasheet)
	  switch (*bitResolution)
	  {
	    case 9:
	      delay(94);
	      break;
	    case 10:
	      delay(188);
	      break;
	    case 11:
	      delay(375);
	      break;
	    case 12:
	    default:
	      delay(750);
	      break;

 

Верх
Пт, 10/07/2015 - 15:13
#3
SunX
SunX аватар
Offline
Зарегистрирован: 04.10.2014

Почитайте даташит, при 12битном разрешении датчику нужно 750 милисекунд на то, что бы померять температуру.

Но нет никакой необходимости делать все это последовательно, можно сначала указать обоим датчикам мерять температуру, а потом через 750мсек считать с обоих, так у Вас выйдет не ~800мсек на датчик, а ~800мсек на все датчики.

 

Ну и плюс к тому учтите, что если Вы будете очень часто обращаться к датчику, то он начнет несколько нагреваться (так как будет постоянно работать) и в итоге показывать несколько завышенную температуру.

Верх
Пт, 10/07/2015 - 15:14
#4
Jeka_M
Jeka_M аватар
Offline
Зарегистрирован: 06.07.2014

CollSpack пишет:

Необходимо добиться чтобы при разрешении в 12 bit температура измерялась намного быстрее.

Намного быстрее не получится. В даташите указано:

К тому же, насколько помню, при слишком частом опросе сам ds18b20 немного нагревается и температура будет выдаваться завышенной.

Верх
Пт, 10/07/2015 - 15:34
#5
CollSpack
CollSpack аватар
Offline
Зарегистрирован: 10.07.2015

Большое спасибо!

Сменил задержку до 100 мсек. Полет нормальный, прибор быстро набирает температуру и быстро стабилизирует ее до максимальных +/-0,06 градуса.

// Wait a fix number of cycles till conversion is complete (based on IC datasheet)
	  switch (*bitResolution)
	  {
	    case 9:
	      delay(94);
	      break;
	    case 10:
	      delay(188);
	      break;
	    case 11:
	      delay(375);
	      break;
	    case 12:
	    default:
	      delay(100);
	      break;
	  }

Температуру вроде бы показывает правильную. Интересно, как повлияло на работу программы датчика такое изменение температуры.

Верх
Пт, 10/07/2015 - 16:06
#6
SunX
SunX аватар
Offline
Зарегистрирован: 04.10.2014

CollSpack пишет:

Большое спасибо!

Сменил задержку до 100 мсек. Полет нормальный, прибор быстро набирает температуру и быстро стабилизирует ее до максимальных +/-0,06 градуса.

...

Температуру вроде бы показывает правильную. Интересно, как повлияло на работу программы датчика такое изменение температуры.

Повлияло так, что теперь он показывает температуру от одного из предыдущих измерений. Если у Вас температура меняется не быстро, то все будет ок, а если быстро, то у Вас скоро что-нибудь отломается. С тем же успехом эту задержку можно вообще убрать.

Верх
Пт, 10/07/2015 - 16:17
#7
trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

0.06.......  вроде-бы... 
Кто у вас является поверочным -образцовым прибором?
А вы знаете что для поверки обычных приборов рекомендуется класс поверочного  в десять раз выше поверяемого,
а для точных- хотя-бы раза в  два-три.

А как вы решили проблемму инерции нагревателя?
Выбег при отключении и провал после включения?
А время реакции термометра на изменение температуры?
А саморазогрев датчика от частых измерений?
И всё это в  0.06  вкладывается? При его погрешности 0.5 ( но типикал конечно лучше - 0.1)

Поверьте. мне самому интересно.
График разогрева и регулирования нарисовать cможете?

И, кстати, вы можете его и ещё чаще опрашивать, наверное.
Только если он после команды "начать преобразование"  не успеет его завершить
вы получите результат предыдущей коверсии
 

Верх
Пт, 10/07/2015 - 16:28
#8
Araris
Offline
Зарегистрирован: 09.11.2012

Производитель в даташите пишет, что при 12-битном разрешении датчику нужно 750 милисекунд на измерение.

Горе-инженеру надо побыстрее, поэтому задержку в библиотеке без страха и сомнения режем до 100.

Аплодисменты.

Верх
Пт, 10/07/2015 - 16:47
#9
SunX
SunX аватар
Offline
Зарегистрирован: 04.10.2014

Araris пишет:

Производитель в даташите пишет, что при 12-битном разрешении датчику нужно 750 милисекунд на измерение.

Горе-инженеру надо побыстрее, поэтому задержку в библиотеке без страха и сомнения режем до 100.

Аплодисменты.

Самое интересное, что скорее всего для тех задач, которые стоят перед топикстартеров все те проблемы, которые из-за этого вылезли сейчас несущественны. Ну и что, что датчик показывает температуру секундной давности, все равно наверняка температура изменяется относительно медленно, да и в действительности такая точность нужна лишь для того, что бы чувствовать свою крутость и осведомленность в том, насколько точно он знает .

Верх
Пт, 10/07/2015 - 18:23
#10
Puhlyaviy
Puhlyaviy аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.05.2013

И эти люди думают что я троль?
Какая вам разница то? Меряет?! Ну и горн пионерский ему в седалище. Завтра он всех в школе научит как быстро мерять и без всяких pid добиваться точности температуры 0,06 градуса, даже если термометр измеряет всего 0,5 градуса точность.
Да вам просто завидно. :Р

Верх
Сб, 11/07/2015 - 00:59
#11
CollSpack
CollSpack аватар
Offline
Зарегистрирован: 10.07.2015

Погрешность +/-0.06 градуса я беру из учета разрешения датчика. У него шаг 0.06 градуса. Был бы шаг 0,005 градуса то он бы так и держал температуру благодаря формуле. Хотя согласен что он может брехать на +/-0,5 (при -10 до +80) и еще меньше +/-0,1 при меньшем диапазоне.

До калибровки еще далеко, прибор на стадии разработки и отладки.

Калибровку пока не знаю чем делать, смотрю в сторону калибровки в жидкости с использованием телесного градусника. Но пока этот вопрос я не поднимал.

Проблема инерции нагрева и влияние температуры окружающей среды компенсируется очень хитро-мудрой формулой над которой я работал все свободное время более 2 недель. Формула является универсальной и может держать температуру в любом значении динамично подстраиваясь под необходимую температуру и внешние факторы(шумы). Так же метод регулирования температуры у меня не совсем стандартный, пока его вывел - 3 раза переписывал формулу. Я не использовал ПИД регулятор, а вывел абсолютно новую формулу.

После предварительного нагрева включается режим поддержки температуры, который дает небольшие колебания температуры в течении 5-15 секунд пока формула подстраивает поправочные коэффициенты.

Время реакции термометра компенсируется скоростью снятия температуры и плавным выходом на необходимую температуру.

Саморазогрев датчика войдет в дальнейшие поправки в формулу при его обнаружении после прогонки. По даташиту ток во время снятия температуры доходит аж до 1,5 mA.

Снял видео работы прибора. Температуру снимает очень быстро, на сколько точно - не проверял, но это войдет в калибровку. График делать впадло, на динамику нагрева сами можете глянуть в видео.

https://youtu.be/-Pang3m0SBI

 

Верх
Сб, 11/07/2015 - 06:48
#12
bwn
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2014

А в точках отстоящих на 1-2-3-5см на плоскости мерять не пробовали? Далее, разброс температуры по высоте? Влияние внешних воздействий?
Еще один физикоматематический гений?

Верх
Сб, 11/07/2015 - 07:22
#13
Puhlyaviy
Puhlyaviy аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.05.2013

bwn пишет:

А в точках отстоящих на 1-2-3-5см на плоскости мерять не пробовали? Далее, разброс температуры по высоте? Влияние внешних воздействий?
Еще один физикоматематический гений?

да че нам пиды всякие... даешь ардуино из бересты

Верх
Пт, 16/12/2016 - 23:24
#14
sav liana
Offline
Зарегистрирован: 28.11.2016

SunX пишет:
Но нет никакой необходимости делать все это последовательно, можно сначала указать обоим датчикам мерять температуру, а потом через 750мсек считать с обоих, так у Вас выйдет не ~800мсек на датчик, а ~800мсек на все датчики.

Ищу такой пример... пока не получается "запараллелить"... С использованием только #include <OneWire.h>

Верх
Сб, 17/12/2016 - 15:31
#15
lean_74
Offline
Зарегистрирован: 22.12.2015

sav liana пишет:

SunX пишет:
Но нет никакой необходимости делать все это последовательно, можно сначала указать обоим датчикам мерять температуру, а потом через 750мсек считать с обоих, так у Вас выйдет не ~800мсек на датчик, а ~800мсек на все датчики.

Ищу такой пример... пока не получается "запараллелить"... С использованием только #include <OneWire.h>

Поиском пробовали пользоваться?

http://arduino.ru/forum/programmirovanie/pochistil-sketch-primera-raboty...

Верх