La guia definitiva del sensor de temperatura digital DS18B20
2024-04-19 3986

DS18B20 és un sensor de temperatura digital d'ús comú.Oustra un senyal digital i té les característiques de mida petita, baixa despesa de maquinari, forta capacitat anti-interferència i alta precisió.En aquest article, introduirem el sensor DS18B20 un per un dels aspectes de l'estructura, les característiques, el principi de treball, la disposició de PIN, etc.

DS18B20 és el primer sensor de temperatura produït per Dallas Semiconductor als Estats Units per donar suport a una interfície "un bus únic".Té un consum baix d’energia, una forta capacitat anti-interferència, fàcil d’adaptar als avantatges del processador, la temperatura es pot convertir directament en un senyal digital a través de la línia.DS18B20 utilitzant una comunicació d’1 fils que només és una línia de dades (i terra) i una comunicació de microcontroladors.El sensor té un rang de detecció de temperatura de -55 ° C a 125 ° C i també té una precisió de +-0,5 ° C quan el rang de temperatura supera els -10 ° C a 85 ° C.A més, el DS18B20 es pot alimentar directament des de la línia de dades sense requerir una font d'alimentació externa.

A diferència dels termistors convencionals, utilitza la tecnologia d’un sol bus per minimitzar eficaçment la interferència externa i millorar la precisió de la mesura.Al mateix temps, pot convertir directament la temperatura mesurada en senyals digitals en sèrie per al processament de microordinadors, fent que la transmissió de dades i el processament siguin senzilles mitjançant una interfície senzilla.

- DS18B20+

- DS18B20+T & R

- DS1821C+

El sensor es compon principalment de 4 vegades, que són la ROM de 64 bits, el sensor de temperatura, el desencadenament de la TM de la temperatura no volàtil i el registre de configuració.El número de sèrie de 64 bits a la RO està gravat a la foto abans de sortir de la fàbrica.Es pot considerar com el número de sèrie de l'adreça del DS18E20.El número de sèrie de 64 bits de cada DS18E20 és diferent.El codi de comprovació de redundància cíclica (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) de la ROM de 64 bits.La funció de la ROM és fer que cada DS18B20 sigui diferent, de manera que es poden connectar múltiples DS18B20s a un autobús.

DS18B20 utilitza un protocol de transmissió de fil únic (1 fil) per a la comunicació.Aquest protocol permet al DS18B20 comunicar -se amb un únic cable de dades per a la transmissió de dades i l’alimentació d’alimentació.

El sensor pot mesurar en un rang de temperatura de -55 ° C a 125 ° C, fent -lo adequat per a una àmplia gamma de necessitats de control de la temperatura.

Amb el bus d’1 fil, podem connectar diversos sensors DS18B20 per a la mesura de la temperatura de diversos punts.

Cada sensor DS18B20 té una adreça de maquinari única de 64 bits, que el fabricant assigna automàticament durant el procés de producció.Aquesta adreça de maquinari de 64 bits està associada al número de model, data de producció i número de sèrie del sensor, de manera que cada sensor té la seva pròpia identitat única.Amb aquesta adreça de maquinari de 64 bits, el sensor es pot identificar i comunicar individualment.

Els DS18B20 produeixen valors de temperatura digital, que es poden integrar directament amb sistemes digitals sense necessitat de conversió de senyal analògic.

El sensor DS18B20 té la capacitat de mesurar les temperatures amb una precisió màxima de ± 0,5 ° C, fent -lo adequat per a escenaris d’aplicació que requereixen una alta precisió.

El sensor funciona des d’un rang de tensió d’alimentació de 3 V a 5,5 V. El seu baix consum d’energia el fa ideal per a escenaris que requereixen un control continu de temperatura durant llargs períodes de temps.El consum d’energia d’aquest sensor és tan baix que pot funcionar durant llargs períodes de temps sense degradació en el rendiment.

El principi de lectura i escrit i mesurament de la temperatura de DS18B20 és el mateix que el de DS1820, però el nombre de dígits del valor de temperatura obtingut és diferent a causa de diferents resolucions.En comparació amb el DS1820, el temps de retard de conversió de temperatura del DS18B20 s’escurça de 2 segons a 750 mil·lisegons.La velocitat d’oscil·lació del coeficient de temperatura oscil·lador canvia significativament amb canvis de temperatura i el senyal generat s’utilitza com a entrada de pols del comptador 2. El comptador 1 i el registre de temperatura estan predefinits a un valor base corresponent a -55 ° C.El comptador 1 compta el senyal de pols generat per l’oscil·lador de cristall de coeficient de baixa temperatura.Quan el valor preestablert del comptador 1 disminueix a 0, el valor del registre de temperatura augmentarà en 1, el valor preestablert del comptador 1 es tornarà a carregar i el comptador 1 reiniciarà el recompte dels senyals de pols generats per l’oscil·lador de cristall de coeficient de baixa temperatura.Aquest procés continuarà fins que el Control 2 compti a 0, moment en què s’aturarà l’acumulació del valor del registre de temperatura.Finalment, el valor del registre de temperatura és la temperatura mesurada.

Les imatges de dalt són el símbol, la petjada i la configuració del PIN del DS18B20.

El procés de conducció de DS18B20 es basa principalment en el sistema de bus d’1 fil.Aquest sistema de bus permet que un mestre de bus controli un o més dispositius esclaus.En aquest cas, el nostre MCU actua com a Mestre i el DS18B20 sempre actua com a esclau.Al sistema de bus d’1 fil, totes les ordres i dades s’envien d’acord amb el principi de bit de baix ordre.

Els sistemes de bus d’1 fil utilitzen només una línia de dades i requereixen una resistència externa d’aproximadament 5kΩ.Per tant, en estat no utilitzat, el nivell de la línia de dades és alt.Cada dispositiu (ja sigui mestre o esclau) està connectat a la línia de dades mitjançant un passador de porta obert o de tres estats.Aquest disseny permet a cada dispositiu "alliberar" la línia de dades de manera que quan un dispositiu no transmeti dades, altres dispositius poden utilitzar eficaçment la línia de dades.La interfície de bus d’1 fil (PIN DQ) de DS18B20 està composta per un circuit de drenatge obert del seu circuit intern.La seva configuració de maquinari es mostra a la figura següent:

Hi ha tres passos principals per implementar el controlador DS18B20:

Primer pas: inicialitzar DS18b20;

Pas segon: comandament ROM (seguit de qualsevol sol·licitud d’intercanvi de dades);

Pas tres: ordre de funció ds18b20 (seguit de qualsevol sol·licitud d'intercanvi de dades);

Cada accés a DS18B20 ha de seguir aquests passos.Si falta algun d'aquests passos o no es realitza, el DS18B20 no respondrà.

A causa de la seva precisió excepcional, el sensor s’utilitza freqüentment en experiments de recerca científica, particularment aquells que necessiten mesures de temperatura precises.

El sensor DS18B20 té un paper clau en la logística de la cadena de fred.S'utilitza per controlar la temperatura de les mercaderies durant tot el procés de transport, garantint la qualitat i la seguretat de les mercaderies sensibles a la temperatura.

Quan es fa un seguiment de la temperatura en el procés de producció, el sensor pot ajudar les empreses a fer un seguiment de l’estat de funcionament dels equips en temps real per assegurar -se que els equips i els processos es troben a les condicions de temperatura adequades, que al seu torn millora l’eficiència i la qualitat de la producció.

En els equips electrònics, es poden utilitzar sensors DS18B20 per controlar la temperatura dels components individuals, detectant anomalies de temperatura de manera puntual, evitant així problemes com el dany de l’equip i la pèrdua de dades a causa de les temperatures elevades.

Dissenyat per a sistemes incrustats i dispositius IoT, aquest sensor facilita el control de la temperatura remota i la recollida de dades connectant -se a dispositius com microcontroladors o Raspberry Pi.

A més d’això, el sensor s’utilitza habitualment per realitzar sistemes de control de la temperatura, com ara termòstats, sistemes de control d’hivernacle, sistemes d’aire condicionat, etc.Mitjançant els sensors DS18B20, aquests sistemes poden proporcionar un control de temperatura precís segons es requereixi per assegurar el funcionament adequat del sistema.

El DS18B20 és un petit sensor de temperatura amb un ADC de 12 bits.Es pot connectar fàcilment a una entrada digital Arduino.El sensor es comunica sobre un autobús d’un sol fil i requereix poc en forma de components addicionals.

La funcionalitat bàsica del DS18B20 és el seu sensor de temperatura directe a digital.

Un DS18B20 es calibra de fàbrica per produir la temperatura adequada.Un LM35 és calibrat de fàbrica per a la tensió (no la temperatura) i l’Arduino ha de convertir -ho en temperatura.

El sensor tèrmic digital DS18B20 és força precís i no requereix components externs per funcionar.Pot mesurar les temperatures de -55 ° C a +125 ° C amb una precisió de mesura de ± 0,5 ° C.