100米长单总线挂300个DS18B20，寄生电源方式读写时序的问题

zcllom · 发表于 2017-5-21 10:14:20

如题：100米长单总线挂300个DS18B20，寄生电源方式读写时序的问题。
绝大多数DS18B20都能搜到，并且读到的数据正常。
但总有1、2个DS18B20搜不到，读不到。
感觉对DS18B20进行读0、读1操作，按照官方给的时序图，肯定会出问题。
比如：

我看到网上很多程序在读时隙下降沿产生后15uS的末期读总线状态，万一线路长了比如200米，某个DS18B20稍许有点延迟，本来要发“0”，但由于延迟，在15uS左右，单片机起要读的时候，总线还是处于上拉的释放状态（5V），那单片机这个时候读的不就是“1”吗？假如单片机要遍历300个ID，那岂不是漏掉了这个点？

pengshicao · 发表于 2017-5-21 10:14:21

理论上可以500m（记得达拉斯（现在是美信）文档是这样说的，但我没有用500m测试过，仅仅接2捆线（一捆100m）+二百多18B20(一根缆4个18B20)，）。没有发现丢失现象(坏的除外)。要达到数百米线+数百个18b20对控制电路和监控程序要求较高。控制电路不仅要有要有下拉控制，上拉控制和强上拉控制，还要有波形阈值(记得范围是0.9v+-0.1V)检测，当然还要有读取1wire信号的输入端口。共计需要5个GPIO口。对CPU要有不低于0.1uS的控制分辨率。

zcllom · 发表于 2017-5-21 10:23:03

hkchenhao · 发表于 2017-5-21 11:58:05

想问下楼主的UI界面用什么写的？运行在电脑还是嵌入式设备上啊？

tingfenghu · 发表于 2017-5-21 12:05:42

一百米长的线路18B20，稳定性有点担忧。
要求稍高一点，应该用485通讯，加PT100.

mkliop · 发表于 2017-5-21 12:23:16

真牛逼呀楼主，我就想知道这么多18B20万一那个坏了怎么找到它在哪儿？总不能每一个都ID和位置吧

zcllom · 发表于 2017-5-21 12:42:25

tingfenghu 发表于 2017-5-21 12:05
一百米长的线路18B20，稳定性有点担忧。
要求稍高一点，应该用485通讯，加PT100. ...

还要加485？那样增加了施工难度，还要配电源，本来那个测温的场所不适宜多放任何东西。

zcllom · 发表于 2017-5-21 12:44:05

mkliop 发表于 2017-5-21 12:23
真牛逼呀楼主，我就想知道这么多18B20万一那个坏了怎么找到它在哪儿？总不能每一个都ID和位置吧 ...

坏了，又手持设备去查，这么多点，在不同分支中，最多12个分支，很快就能查完。

adslmorisong · 发表于 2017-5-21 13:55:52

行不行啊。我也想做这个呢

Halley · 发表于 2017-5-21 14:17:00

在稳定性要求高的场合强烈不建议使用DS18B20 这种廉价的解决方案否则后期维护会累死人

hushaoxin · 发表于 2017-5-21 14:34:19

想想这个做售后，天天电话响，隐隐蛋疼

zcllom · 发表于 2017-5-21 14:40:18

pengshicao 发表于 2017-5-21 14:13
理论上可以500m（记得达拉斯（现在是美信）文档是这样说的，但我没有用500m测试过，仅仅接2捆线（一捆100m ...

还要有波形阈值(记得范围是0.9v+-0.1V)检测，
兄台，这个什么意思？要用AD转换吗？

pengshicao · 发表于 2017-5-21 14:52:41

zcllom 发表于 2017-5-21 14:40
还要有波形阈值(记得范围是0.9v+-0.1V)检测，
兄台，这个什么意思？要用AD转换吗？ ...

高速比较器，延迟是多少ns（普通比较器是us级的）。用于确定啥时控制上拉，下拉和强上拉的。用延时来控制是不准的，适应不了负载(线长，18b20多少)的变化。因为负载不同造成波形的上升和下降不同。

study_hardware · 发表于 2017-5-21 16:00:47

用示波器看下信号。如果是偶发的估计是负载太多导致寄生电容太多，扇出驱动看下正常不，计算下上拉电阻是否合适，软件上最好写个随着负载增加降低读写的速度就行了。

tingfenghu · 发表于 2017-5-21 17:02:58

Halley 发表于 2017-5-21 14:17
在稳定性要求高的场合强烈不建议使用DS18B20 这种廉价的解决方案否则后期维护会累死人 ...

保修一年，一年售后有钱收。

wye11083 · 发表于 2017-5-21 17:46:06

pengshicao 发表于 2017-5-21 14:52
高速比较器，延迟是多少ns（普通比较器是us级的）。用于确定啥时控制上拉，下拉和强上拉的。用延时来控制 ...

是啊。涉及长线高阻延时的很tmd扯淡。我有个板子iic就老读不出来数据，fpga的io阈值0.4，但是下拉只能拉到0.6

ziruo2002ab · 发表于 2017-5-21 23:05:52

Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz~~~~
滔滔江水~~~~

zcllom · 发表于 2017-5-21 23:20:34

本帖最后由 zcllom 于 2017-5-21 23:24 编辑

pengshicao 发表于 2017-5-21 14:52
高速比较器，延迟是多少ns（普通比较器是us级的）。用于确定啥时控制上拉，下拉和强上拉的。用延时来控制 ...

DS18B20的“波形阈值检测”，用比较器如何检测？它如何确定上拉、下拉的时机？
还有，我最关心的就是什么时候去读总线？这个时机怎么把握？

zcllom · 发表于 2017-5-21 23:22:16

ziruo2002ab 发表于 2017-5-21 23:05
Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz Orz~~~~
滔滔江水~~~~

我虽在做这个，但做的还不够好。所以没必要如此。。。。

pengshicao · 发表于 2017-5-22 01:05:02

zcllom 发表于 2017-5-21 23:20
DS18B20的“波形阈值检测”，用比较器如何检测？它如何确定上拉、下拉的时机？
还有，我最关心的就是什么 ...

比较器的一个输入端如+端接0.8V（如3.3V分压，如用多余的DAC输出等），另一输入端如-端接1wire，比较器的输出接GPIO，比较器的输出为高说明1wire电压低于0.8V，比较器的输出为低说明1wire电压高于0.8V。控制上拉和下拉的目的之一是为了控制1wire波形，否则5V数字信号不可能传500m，说道很多，DALLAS（MAXIN）文档比我说的清楚也很专业。至于时机更是短篇幅能说清的。花功夫琢磨DALLAS相关文档再结合实践去体会。单总线我是从98，99开始年干的，也是从模仿规格书的时序开始。为数个公司提供定制产品，包括手持仪。黑龙江大多粮库和省外部分粮库都用到我的产品。其中有的当时还是全国最大粮库，一个仓当时记得7,8千测温(湿)点。

ckhf · 发表于 2017-5-22 11:39:35

本帖最后由 ckhf 于 2017-5-22 11:45 编辑

zcllom 发表于 2017-5-21 10:23

什么软件做的界面啊？

zcllom · 发表于 2017-5-22 12:33:26

ckhf 发表于 2017-5-22 11:39
什么软件做的界面啊？

运行在服务器上，web浏览。集成平台一类的东西，测温只是其中一项内容。团队开发的，我主要搞嵌入式软、硬件，把数据通过几种方式传上去就行：485、以太网、无线数传。

RAMILE · 发表于 2017-5-22 12:42:38

比较好奇怎么登记每个DS18b20的位置

zcllom · 发表于 2017-5-22 13:10:17

RAMILE 发表于 2017-5-22 12:42
比较好奇怎么登记每个DS18b20的位置

买来的成品线缆，厂家已经标定好了编号，比如第7根第3个点，第10根第2个点………………，这些都放在18B20的暂存器中，无须自己操心。

zcllom · 发表于 2017-5-29 02:11:55

pengshicao 发表于 2017-5-21 14:52
高速比较器，延迟是多少ns（普通比较器是us级的）。用于确定啥时控制上拉，下拉和强上拉的。用延时来控制 ...

麻烦你再推荐个高速比较器型号。。搜了一些，都不好买。

pengshicao · 发表于 2017-5-29 09:32:18

TS3021或TLV3201.

zcllom · 发表于 2017-5-29 22:17:50

pengshicao 发表于 2017-5-29 09:32
TS3021或TLV3201.

谢谢您的教导。
TS3021或TLV3201是单通道比较器，
那用TS3022或TLV3202双通道比较器不更好吗？
一个通道检测总线0.8V低电平，一个通道检测总线高电平。

pengshicao · 发表于 2017-5-30 00:36:29

本帖最后由 pengshicao 于 2017-5-30 01:02 编辑

zcllom 发表于 2017-5-29 22:17
谢谢您的教导。
TS3021或TLV3201是单通道比较器，
那用TS3022或TLV3202双通道比较器不更好吗？

如果你是2路当然选TS3022更合适，如果是4路则需要2个TS3022。这里的4路是指一块线路板子上可以接4路单总线。比如要求线很长（如300m）而且能检索至少2k个18b20。都接到一路上心里没底不知行不行。保险的做法是分成多路。比如4路。512个/路，4路2048个。
由于GPIO的数字信号0：<=0.8v,1：0.7VCC--VCC（有的CPU 是2V--VCC）. 而0.8V--2V是不允许出现的。也就是说不能确定CPU把大于0.8V接近0.8v认为是1还是0。而这时候单总线电平从0上升到阈值电平（0.8--1.0V）有可能要控制上拉或强上拉。这里用比较器不是用来确定1wire上的电平是0还是1.确定是0还是1直接用另外一个GPIO来判断，无需比较器。

zcllom · 发表于 2017-5-30 09:59:25

pengshicao 发表于 2017-5-30 00:36
如果你是2路当然选TS3022更合适，如果是4路则需要2个TS3022。这里的4路是指一块线路板子上可以接4路单总 ...

此处表明，18B20发“0”到总线上，是通过下拉总线方式的。灌电流4mA时，18B20内部mos两端管压降达0.4V。
我的CPU板总线上拉电阻为750欧。5V/750欧，18B20需要灌7mA电流，那18B20内部mos两端管压降应该比0.4V高。我担心线路损耗等等因素，CPU读总线“0”时，这个“0”实际值为0.9V，甚至1V，超过了单片机GPIO辨识“0”（0.8V以下）的范围，导致误读。因此想弄一个比较器，以2V为分界线，2V以下为“0”，2V以上为“1”。

pengshicao · 发表于 2017-5-30 13:59:26

如果单总线上挂几个18B20用不着这么麻烦。通常是挂许多18b20.上拉电阻采用910欧试试。上拉电阻太大带负载能力弱，太小18b20驱动不起来（不能把0电平拉的足够低）。由于采用的是总线供电，每次读写前(发送RST前)要留给18b20足够的充电时间（充电期间最好强上拉，转换期间必须强上拉，如果转换期间总线不能提供足够的电流有的18b20读出的数据是85°（复位值），挂的18b20愈多需要总线提供的电流愈多，甚至达到安培级）。否则没有足够充电的频繁读写导致18b20不能正常驱动总线，甚至搜索不到个别的18b20。驱动下拉和上拉的NMOS和PMOS的延迟时间要短（足够快）（如2n7002，bss84），而驱动强上拉的PMOS则要求大电流（如AO3401，AO3401驱动电流达几个安培，但延迟长）.驱动单总线要注意避免过冲，因为单总线的线路既有分布电容又有分布电感，过冲会干扰单总线。

zcllom · 发表于 2017-6-6 14:10:47

pengshicao 发表于 2017-5-30 13:59
如果单总线上挂几个18B20用不着这么麻烦。通常是挂许多18b20.上拉电阻采用910欧试试。上拉电阻太大带负载能 ...

谢谢了。
综合考虑之后，打算用若干个继电器，将挂接18B20的总线分成若干个分支，每个分支不超过120个18B20。
至于高速比较器采样总线，后面闲下来再试。是不是高速比较器方案弄好了，就可以不用分支？所有的18B20都能挂到一起？

chenqi · 发表于 2017-6-6 15:56:31

原来18b20 也能做这么多路的测温，

pengshicao · 发表于 2017-6-6 17:07:31

zcllom 发表于 2017-6-6 14:10
谢谢了。
综合考虑之后，打算用若干个继电器，将挂接18B20的总线分成若干个分支，每个分支不超过120个18B ...

假如线太长（线长意味着分布电容大，线路延迟大，延迟有可能超出了单总线的规范。为了减少分布电容DALLAS推荐用5类电缆，即电话线），18b20又太多，而且只想用一路单总线带这么多（不想用多个单总线分开带），从前DALLAS的方案是用DS2409（单总线开关）把18b20平分挂到DS2409的支路上。但现在DS2409已停产多年，MAXIN提出新的替代方案，好像是用模拟开关代替，搜一下。假如你CPU IO口数量允许又对增加的成本不敏感，我的推荐是采用多路单总线方案。
另外用高速比较器采样单总线线路的原因是因为CPU有时要在单总线电平从低电平上升到0.8V--1.0V时刻上拉或强上拉(拉早了和拉晚了都不合适（强上拉要求宽些）)，仅仅用IO口是没法知道单总线电平上升到这个范围的（用延迟固定时间再上拉是不能适应线路负载的变化的）。
如果电路板已经没法改，就这样了。提供一个没有办法的办法：在复位单总线的时候粗略检测一下延时。为何选在这个时候，是因为这个时候一方面是单总线读写时序的开始，另一方面这个时刻时间富裕。从拉低480us（通常拉低大于这个值，因为要考虑延迟）开始的瞬间开始计时到IO检测到0停止计时，即粗略检测下降沿下降时间来估算线路负载，这样在延时时要考虑这个时间。延时合不合适通过检索18b20时就能知道（发送0xEC或0xF0命令连续读2位全为1说明有异常），通过调整延时直至检索18b20没有异常为止。

adslmorisong · 发表于 2017-6-9 21:14:31

我的短线时能搜到也能收到温度，100米线只能搜索到18b20，收不到温度值。

dengkong · 发表于 2017-6-10 12:23:01

本来单总线是为了方便，挂这么多这样用是不是反而软硬件的复杂程度上去了

zcllom · 发表于 2017-6-10 13:51:21

我的这个问题找到症结所在了，并采用临时办法解决了。上图那个缺失的点其实是存在的，也没坏，好好的，单根测它一点问题没有。只是它下拉电流的能力弱一些，导致它在单总线上发“0”电平，电位拉的不够低，而我选用的单片机输入端口高为2V至VCC。0.8V及以下为低。0.8V至2V之间为不确定状态，判断为高还是低只能看人品，于是。。。。

跑去现场好几趟都无功而返，回到家更是茶饭不思。
有一次晚上蹲在外面调，随便一抓就能捏死几只蚊子；
有一次正好赶上粮食出库，漫天的扬尘，不一会笔记本厚厚一层灰，我的脑壳奇痒无比；
有一次，在太阳下暴晒，笔记本T420S调到最亮才能看得清，我的脑壳也晒得麻辣麻辣的。

这次去终于蒙对了方向（主要是仪器装备比较差），当然蒙对也是多次失错、以及反复总结经验的奖励，当然还离不开这个帖子的跟贴中非常有价值的分析，让我能在脑海中完成思维拼图、展开思想试验。
这次临时解决方案是将总线上拉电阻改到1K左右，之前上拉是2个4.7K和1个1K并联。由于没带烙铁去，用斜口钳崩掉2个贴片4.7K。效果立竿见影，这个死活出不来的点终于现形了，数据全了。
尽管这次去，赶上了下雨，笔记本屏幕及键盘积了水，我为了躲雨站在屋檐下，贴着墙调试。然而能够把最后一点瑕疵处理好，之前的种种不快一扫而光。

gallle · 发表于 2017-6-10 14:33:50

zcllom 发表于 2017-6-10 13:51
我的这个问题找到症结所在了，并采用临时办法解决了。上图那个缺失的点其实是存在的，也没坏，好好的， ...

努力就会有回报，恭喜调通！

gallle · 发表于 2017-6-10 14:36:13

zcllom 发表于 2017-6-10 13:51
我的这个问题找到症结所在了，并采用临时办法解决了。上图那个缺失的点其实是存在的，也没坏，好好的， ...

不过你这个还好，2003年的时候，做的用18B20检测冷库的温度检测，6月去的，每次进库出库都是一种煎熬啊！保鲜库温度还好，海鲜库那味道，那温度，穿凉鞋，现在想想都冷啊

zcllom · 发表于 2017-6-10 16:32:12

gallle 发表于 2017-6-10 14:36
不过你这个还好，2003年的时候，做的用18B20检测冷库的温度检测，6月去的，每次进库出库都是一种煎熬啊！ ...

都过去了，忆苦思甜吧。

hailing · 发表于 2017-6-10 18:23:02

zcllom 发表于 2017-6-10 13:51
我的这个问题找到症结所在了，并采用临时办法解决了。上图那个缺失的点其实是存在的，也没坏，好好的， ...

恭喜楼主找到问题了。现场调试带个示波器看下波形调试，尤其是电池供电的示波器还是很好用的。

zcllom · 发表于 2017-6-10 19:46:51

hailing 发表于 2017-6-10 18:23
恭喜楼主找到问题了。现场调试带个示波器看下波形调试，尤其是电池供电的示波器还是很好用的。 ...

等手头宽裕了，这些还是要添置的。我也是工具爱好者。

Byron_njit · 发表于 2017-7-5 09:46:17

100米线，5V供电的话，电压不会被拉低吗?

zcllom · 发表于 2017-7-5 11:18:46

Byron_njit 发表于 2017-7-5 09:46
100米线，5V供电的话，电压不会被拉低吗?

不会，镀锡铜线导电率良好。

lmzlbf · 发表于 2017-8-10 23:21:47

改用三线制供电方式最长可以做到多少米？最多连接多少个DS18B20?

zcllom · 发表于 2017-8-12 14:12:25

lmzlbf 发表于 2017-8-10 23:21
改用三线制供电方式最长可以做到多少米？最多连接多少个DS18B20?

三线制供电，目前我分两个通道采集。这两个通道共5V和GND，DAT线靠继电器分开，切换通道采集DAT数据，因此母线是4芯线，每一个通道的分支是3芯线。
每个通道能带200个DS18B20吧，总共就能带400个DS18B20，最远的DS18B20约100米远吧，实际使用1年多能正常运行，后续线路老化，脱落等原因逐渐进入维护期。

lmzlbf · 发表于 2017-8-13 11:26:56

请教是否做过260米深的深井温度测试，当然防水（塑封+钢丝）一定要做好，目前深圳一家公司说能做到300米防水，先做了一段样品，还未到手，到手后上图，我打算用三线制供电方式采集DS18B20温度信息！目前公司测试600米都没有问题，我的电路很简单，就是IO加510Ω的上拉电阻即可采集到温度信息。但总觉得电路不可靠，我研究了一下官网上的电路，见下图：但不知道PIOX PIOY是什么意思？请指教，谢谢！

szxszx · 发表于 2017-8-13 12:56:31

应该是这样：
PIOX PIOY就是单片机的普通IO口。
每次与DS28E80通讯前，先置PIOY为输入，PIOX输出低，MOS导通，短路上拉电阻，快速给DS28E80寄生电容充电，然后置PIOX输出高，MOS截止，上拉电阻上拉单总线。PIOY即可读写DS28E80。

dz20062008 · 发表于 2017-8-13 20:35:35

线路电阻计算了没，不要使用寄生供电，采用47楼的方法是很经典的供电方法。这样可以防止1820供电不足，提高总线速度与可靠性。

zcllom · 发表于 2017-12-18 20:22:15

目前这东西在各个现场装了200套了。
又发现了新的问题，同时操作上百根电缆时，有的18b20貌似对复位指令没响应！总线上、下拉专门用驱动管，够给力了，延时时间也给的很充足。这东西真折腾人

boat030 · 发表于 2017-12-19 12:41:55

那么长的线，超多节点也敢用DS18B20，只能说楼主非常英勇！
个人认为1-Wire总线不是设计用于长距离大型网络传输的，楼主的应用场景即使短时间没有问题，但长期可靠性能保证吗？

qinglong · 发表于 2018-4-26 09:31:23

现在做的怎么样了啊

zcllom · 发表于 2018-4-26 10:20:29

qinglong 发表于 2018-4-26 09:31
现在做的怎么样了啊

短短一年之内，经过了不少于8次改板，现在总算稳定下来。

qinglong · 发表于 2018-4-26 10:29:27

本帖为密码帖，请输入密码

rube · 发表于 2018-4-26 15:29:17

技术贴，顶

qinglong · 发表于 2018-4-26 15:54:58

本帖为密码帖，请输入密码

laujc · 发表于 2018-4-26 16:13:40

如果是我的话，肯定上485总线，我水平菜

zhanan · 发表于 2018-4-26 19:20:19

寄生电源供电下，18B20的数量越多，供电能力就要求强一些，但单个18B20的下拉能力又有限，这个矛盾很突出。

qinglong · 发表于 2018-4-26 21:59:05

本帖为密码帖，请输入密码

adslmorisong · 发表于 2018-7-29 01:02:55

我的在家300米，10到250个传感器都没有问题，但到库里180个传感器就出丢点的

adslmorisong · 发表于 2018-7-29 01:04:30

是两线的寄生供电，我的在家300米，10到250个传感器都没有问题，但到库里180个传感器就出丢点的，望高手指点

zcllom · 发表于 2019-5-9 11:19:43

adslmorisong 发表于 2018-7-29 01:04
是两线的寄生供电，我的在家300米，10到250个传感器都没有问题，但到库里180个传感器就出丢点的，望高手指 ...

库里的线路老化导致阻抗变化因素没考虑吧

culapple · 发表于 2019-6-1 12:25:32

谢谢分享前来移植

adslmorisong · 发表于 2019-7-15 23:41:10

我的出现有个别传感器接上，都测不到，单独这个传感器没问题

100米长单总线挂300个DS18B20，寄生电源方式读写时序的问题

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