Ghidul final pentru senzorul de temperatură digital DS18B20
2024-04-19 4004

DS18B20 este un senzor de temperatură digitală utilizat frecvent.Acesta scoate un semnal digital și are caracteristicile de dimensiuni mici, deasupra capului scăzut, capacitate puternică anti-interferență și o precizie ridicată.În acest articol, vom introduce senzorul DS18B20 unul câte unul din aspectele structurii, caracteristicilor, principiului de lucru, aranjamentului pinului etc.

DS18B20 este primul senzor de temperatură produs de Dallas Semiconductor în Statele Unite pentru a sprijini o interfață „un singur autobuz”.Are un consum redus de energie, o capacitate anti-interferență puternică, ușor de potrivit avantajele procesorului, temperatura poate fi transformată direct într-un semnal digital prin linie.DS18B20 folosind o comunicare cu 1 fire, care este doar o linie de date (și la sol) și o comunicare cu microcontroller.Senzorul are un interval de detectare a temperaturii de la -55 ° C la 125 ° C și are, de asemenea, o precizie de +-0,5 ° C atunci când intervalul de temperatură depășește -10 ° C până la 85 ° C în plus.În plus, DS18B20 poate fi alimentat direct de pe linia de date fără a necesita o sursă de alimentare externă.

Spre deosebire de termistoarele convenționale, utilizează tehnologia unică de bus pentru a minimiza eficient interferența externă și pentru a îmbunătăți precizia măsurării.În același timp, poate converti direct temperatura măsurată în semnale digitale seriale pentru procesarea microcomputerului, făcând transmisia și procesarea datelor simple printr -o interfață simplă.

- DS18B20+

- DS18B20+T&R

- DS1821C+

Senzorul este compus în principal de 4 ori, care sunt ROM pe 64 de biți, senzor de temperatură, declanșator de alarmă de temperatură non-volatil TM și Registrul de configurare.Numărul de serie pe 64 de biți din RO este gravat foto înainte de a părăsi fabrica.Poate fi considerat ca numărul de serie de adrese al DS18E20.Numărul de serie pe 64 de biți al fiecărui DS18E20 este diferit.Codul de verificare a redundanței ciclice (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) din ROM-ul pe 64 de biți.Funcția ROM este de a face fiecare DS18B20 diferit, astfel încât mai multe DS18B20S să poată fi conectate la un singur autobuz.

DS18B20 utilizează un protocol de transmisie cu un singur fir (1 fire) pentru comunicare.Acest protocol permite DS18B20 să comunice cu un singur cablu de date pentru transmiterea datelor și alimentarea cu energie.

Senzorul poate măsura pe un interval de temperatură de -55 ° C până la 125 ° C, ceea ce îl face potrivit pentru o gamă largă de nevoi de monitorizare a temperaturii.

Cu autobuzul cu 1 fire, putem conecta mai mulți senzori DS18B20 pentru măsurarea temperaturii cu mai multe puncte.

Fiecare senzor DS18B20 are o adresă hardware unică pe 64 de biți, care este atribuită automat de producător în timpul procesului de producție.Această adresă hardware pe 64 de biți este asociată cu numărul modelului senzorului, data producției și numărul de serie, astfel încât fiecare senzor are propria identitate unică.Cu această adresă hardware pe 64 de biți, senzorul poate fi identificat și comunicat individual cu.

DS18B20 produce valori digitale ale temperaturii, care pot fi integrate direct cu sisteme digitale, fără a fi nevoie de conversie a semnalului analog.

Senzorul DS18B20 are capacitatea de a măsura temperaturile cu o precizie maximă de ± 0,5 ° C, ceea ce îl face adecvat pentru scenarii de aplicare care necesită o precizie ridicată.

Senzorul funcționează dintr -un interval de tensiune de alimentare de la 3 V până la 5,5 V. Consumul său redus de energie îl face ideal pentru scenarii care necesită monitorizare continuă a temperaturii pe perioade lungi de timp.Consumul de energie al acestui senzor este atât de scăzut încât poate funcționa pentru perioade lungi de timp, fără o degradare a performanței.

Principiul de citire și scriere și de măsurare a temperaturii DS18B20 este același cu cel al DS1820, dar numărul de cifre ale valorii de temperatură obținute este diferit datorită rezoluțiilor diferite.Comparativ cu DS1820, timpul de întârziere a conversiei temperaturii DS18B20 este scurtat de la 2 secunde la 750 milisecunde.Viteza de oscilație a coeficientului de temperatură a oscilatorului de cristal se modifică semnificativ cu modificările temperaturii, iar semnalul generat este utilizat ca intrare puls a contorului 2. Contorul 1 și registrul de temperatură sunt presetate la o valoare de bază corespunzătoare -55 ° C.Counter 1 numără semnalul pulsului generat de oscilatorul de cristal al coeficientului de temperatură scăzută.Când valoarea prestabilită a contorului 1 scade la 0, valoarea registrului de temperatură va crește cu 1, valoarea prestabilită a contorului 1 va fi reîncărcată, iar contorul 1 va reporni numărarea semnalelor de impuls generate de coeficientul de temperatură scăzută oscilator de cristal.Acest proces va continua până la combaterea a 2 numere la 0, moment în care acumularea valorii registrului de temperatură se va opri.În cele din urmă, valoarea în registrul de temperatură este temperatura măsurată.

Imaginile de mai sus sunt simbolul, amprenta și configurația pinului DS18B20.

Procesul de conducere al DS18B20 se bazează în principal pe sistemul de autobuz cu 1 fire.Acest sistem de autobuz permite unui master de bus să controleze unul sau mai multe dispozitive sclave.În acest caz, MCU -ul nostru acționează ca maestru și DS18B20 acționează întotdeauna ca sclav.În sistemul de autobuz cu 1 fire, toate comenzile și datele sunt trimise în conformitate cu principiul mai întâi de bit de ordin scăzut.

Sistemele de autobuz cu 1 fire folosesc o singură linie de date și necesită o rezistență externă de tracțiune de aproximativ 5kΩ.Prin urmare, în starea neutilizată, nivelul de pe linia de date este mare.Fiecare dispozitiv (indiferent dacă este master sau sclav) este conectat la linia de date printr-un pin de poartă cu scurgere deschisă sau cu 3 state.Acest design permite fiecărui dispozitiv să „elibereze” linia de date, astfel încât atunci când un dispozitiv nu transmite date, alte dispozitive pot utiliza eficient linia de date.Interfața cu un fir cu 1 fire (pinul DQ) din DS18B20 este compusă dintr-un circuit de reținere deschisă a circuitului său intern.Configurația hardware -ului său este prezentată în figura de mai jos:

Există trei pași principali pentru implementarea driverului DS18B20:

Primul pas: inițializează DS18B20;

Pasul doi: comanda ROM (urmată de orice solicitare de schimb de date);

Pasul trei: comanda funcțională DS18B20 (urmată de orice solicitare de schimb de date);

Fiecare acces la DS18B20 trebuie să urmeze acești pași.Dacă vreunul dintre acești pași lipsește sau nu este efectuat, DS18B20 nu va răspunde.

Datorită preciziei sale excepționale, senzorul este utilizat frecvent în experimentele de cercetare științifică, în special cele care necesită măsurători precise ale temperaturii.

Senzorul DS18B20 joacă un rol cheie în logistica lanțului rece.Este utilizat pentru a monitoriza temperatura mărfurilor pe tot parcursul procesului de transport, asigurând calitatea și siguranța mărfurilor sensibile la temperatură.

Atunci când monitorizează temperatura în procesul de producție, senzorul poate ajuta companiile să țină evidența statutului de funcționare a echipamentului în timp real pentru a se asigura că echipamentele și procesele sunt în condiții de temperatură adecvate, ceea ce la rândul său îmbunătățește eficiența și calitatea producției.

În echipamentele electronice, senzorii DS18B20 pot fi folosiți pentru a monitoriza temperatura componentelor individuale, detectând anomaliile de temperatură în timp util, evitând astfel probleme precum deteriorarea echipamentelor și pierderea de date din cauza temperaturilor ridicate.

Proiectat pentru sisteme încorporate și dispozitive IoT, acest senzor facilitează monitorizarea temperaturii la distanță și colectarea datelor prin conectarea la dispozitive precum microcontrolere sau Raspberry Pi.

În plus, senzorul este utilizat în mod obișnuit pentru a realiza sisteme de control al temperaturii, cum ar fi termostate, sisteme de control cu efect de seră, sisteme de aer condiționat și așa mai departe.Prin utilizarea senzorilor DS18B20, aceste sisteme pot oferi un control precis al temperaturii, după cum este necesar pentru a asigura funcționarea corectă a sistemului.

DS18B20 este un senzor de temperatură mic cu un ADC încorporat în 12 biți.Poate fi conectat cu ușurință la o intrare digitală Arduino.Senzorul comunică peste un autobuz cu o sârmă și necesită puțin în calea componentelor suplimentare.

Funcționalitatea de bază a DS18B20 este senzorul său de temperatură direct la digital.

Un DS18B20 este calibrat din fabrică pentru a produce temperatura potrivită.Un LM35 este calibrat din fabrică pentru tensiune (nu temperatură), iar Arduino trebuie să transforme acest lucru la temperatură.

Senzorul termic digital DS18B20 este destul de precis și nu necesită componente externe pentru a funcționa.Poate măsura temperaturile de la -55 ° C la +125 ° C cu o precizie de măsurare de ± 0,5 ° C.