Тема: Подключение датчиков ds18b20 к колонне
Эту тему вынудило меня написать очередная (четвертая) переделка способа подключения датчиков температуры к моей БК. Как изготовить сам измерительный комплекс подробно написано, например, здесь Изготовление высокоточного USB 1-wire термометра за 20 минут
Сразу скажу, что подключение датчиков идет по трем проводам - питание, земля и сигнал. Никаких паразитных подключений не надо. Помехи и без этого легко поймать.
Проблема актуальна для тех, кто впервые собирает колонну и ищет проверенный рецепт. У кого не так много места около работающей колонны. Много вокруг потенциальной опасности в виде воды. Отсутствие свободного ноутбука. И прочее. В общем тем, кому надо удаленно, но по проводу мониторить температуру во время процесса.
Стандарт OneWire допускает использование провода от датчика (-ов) до контроллера длиной несколько десятков метров, что для дома более, чем достаточно. В общем случае провод лучше брать экранированный, а проводники должны быть достаточного сечения, чтобы падение напряжения у датчика не мешало ему работать. У меня 6 метровый бывший 4-х проводный телефонный провод. Работает нормально. Можно приспособить витую пару 5 категории (лучше 6-ой, толще проводники). Соединяем все полосатые провода (4 штуки) между собой, подаем на них землю. Попарно соединяем цветные и на одну пару напряжение, на вторую сигнал. Если используем экранированный провод, то экран зануляем только на стороне контроллера. На стороне датчиков (мини-хаба) никуда не подключаем.
И не забываем про подтягивающий резистор. Рекомендуется сопротивлением 4,7 кОм ("прижимаем" обязательно около контроллера), но при наличии достаточно длинной линии для снижения уровня помех допустимо уменьшить сопротивление, но не менее 1 кОм. Я не проверял, у меня все работает на стандартном значении.
Итак. Задача свелась к тому, как с наименьшими затратами сделать наиболее удобный вариант крепления и обслуживания датчиков температуры. Так как используется общая шина, то на колонне крепим мини-хаб, куда подключаем все датчики, а сам мини-хаб отдельным проводом подключаем к компьютеру, Ардуине или ноутбуку.
Способов создания мини-хаба теоретически масса. Практически - всего несколько:
1. "Скрутка". Скрутили провода и работаем. Сразу нет. Ненадежно, провода рвутся, риск КЗ.
2. "Клемник". Было. Тоже неудобно. Сам клемник не рассчитан на частую сборку-разборку. Да и долго, плюс отвертка нужна.
3. "RG-14, RG-25, RG-45". Вариации на тему телефонных или компьютерных розеток. Имеет место быть. И было. Но следует помнить про то, что пластиковый язычок у вилки часто (и некстати) отламывается. Розетки несколько громоздки. А в целом не совсем дешево (если этот вопрос принципиальный) и требует навыка обжима провода, плюс наличие специального инструмента ("ножниц").
4. Специализированные разъемы. Например, те, что стоят на компьютерных платах под вентиляторы (кулеры). Вилка с тремя проводниками паяется на монтажную плату, розетка устанавливается на провод от датчика и прикрывается термоусадкой (использовал именно в таком исполнении). Уже неплохо, но проблема с удобством. Все-таки нужна монтажная плата и как-то ее надо разместить на колонне.
5. И наконец, мини-джеки. Стерео-мини-джеки. Выглядит это так.
Паяется быстро. Разъем рассчитан на частое подключение-отключение, достаточно надежен и легок в ремонте (просто старый выкидываем, а новый впаиваем на его место, если до этого дойдет; стоимость разъема в пределах 20-25 рублей, вилки 15-20).
В качестве монтажки используем... прямой подвес (стоимость 2-3 рубля).
Датчиков на БК у меня сейчас стоит 4 штуки (вход воды, выход с димрота, 2/3 колонны, верх колонны) плюс разъем для подключения к Ардуине. Итого 5. Что и видно на фотографии. Разъемы с креплением к корпусу (гайка на самом разъеме).
Сверлом 6 мм рассверливаем несколько соседних отверстий, крепим в них разъемы и спаиваем вместе соответствующие контакты.
Тестером прозваниваем на предмет правильности распайки и отсутствия коротких замыканий или обрывов. Ненужную часть подвеса обрезаем, углы заворачиваем (или придаем любую другую удобную форму). Мини-хаб готов.
Теперь необходимо закрепить датчики непосредственно в самой колонне.
Используем врезку из медной трубки (если колонна медная) диаметром 10мм (на фотографии ниже на ней датчик лежит). После монтажа втулки внутри сверлом на 8 мм рассверливаем отверстие (или придаем ему круглый вид, если трубка была чуть искривлена или деформирована). Приготовим две силиконовые (обязательно) трубки на 8мм и 6 мм. Стенка 1,5-2мм (у продавцов называется "толстая", бывает также "тонкая", другими не торгуют).
Сначала отрезаем кусочек от 6мм трубки так, чтобы после того, как ее оденем на сам датчик, носик датчика был четко в центре трубы колонны. Затем от трубки 8мм такой длины, чтобы она примерно перекрывала 6мм кусок плюс расстояние от внешней стенки колонны до окончания припаянной втулки. Вставляем кусок 6мм в кусок 8мм и одеваем это все на датчик.
Трубка 6мм выполняет роль ограничителя глубины вставки датчика, а также герметизации соединения. Трубка 8мм фиксирует датчик на колонне, также герметизируя соединение. Я надел на датчик также кусочек трубки 5 мм как термобарьер от стенок втулки для более точного съема показаний температуры пара. Но можно этого и не делать - расстояние от втулки от гильзы составляет около 1 мм по всему периметру. Для удобства и на всякий случай затянул место соединения трубок и датчика на стяжку.
Такая конструкция позволяет легко устанавливать и снимать датчики с колонны, пар не пробивается. Но если что, то притянуть стяжкой вокруг втулки или уплотнить место посадки фум-лентой никто не сможет запретить. Я так сделал (стяжка), но оказалось, что лишнее.
Использование мини-джеков уже себя оправдало - быстро и очень прочно. Вчера случайно наступил на кучу проводов, где были датчики. Без дела валявшийся ранее снятый с колонны ds18b20 с rg-45 хрустнул (не сломался, а просто хруснул и потерял язычок), а четыре датчика с мини-джеком даже и не поцарапались.
P.S. Датчики, которые планируется вытаскивать, лучше всего как-то пометить. Например, термоусадочной трубкой. Или несколько хомутов навязать. Чтобы в дальнейшем знать, куда их обратно вставить.