Konečný průvodce digitální teplotní senzor DS18B20
2024-04-19 3950

DS18B20 je běžně používaný digitální teplotní senzor.Vydává digitální signál a má vlastnosti malé velikosti, nízká hardwarová režie, silné antiinterenční schopnosti a vysokou přesnost.V tomto článku představíme senzor DS18B20 jeden po druhém z aspektů struktury, charakteristik, pracovního principu, uspořádání PIN atd. ..

DS18B20 je první teplotní senzor produkovaný Dallas Semiconductor ve Spojených státech, který podporuje rozhraní „Single Bus“.Má nízkou spotřebu energie, silnou schopnost antiinterenční, snadno odpovídající výhodám procesoru, teplota může být přímo převedena na digitální signál přes linii.DS18B20 Používání komunikace s 1-drátem, která je pouze datovou linií (a pozemním) a komunikací mikrokontroléru.Senzor má rozsah detekce teploty o -55 ° C až 125 ° C a má také přesnost +-0,5 ° C, když teplotní rozsah navíc přesáhne -10 ° C až 85 ° C.Kromě toho může být DS18B20 napájen přímo z datového řádku, aniž by vyžadoval externí napájení.

Na rozdíl od konvenčních termistorů využívá technologii jedné sběrnice k účinné minimalizaci externího rušení a zlepšení přesnosti měření.Současně může přímo převést naměřenou teplotu na sériové digitální signály pro zpracování mikropočítače, což usnadňuje přenos dat a zpracování jednoduchým rozhraním.

- DS18B20+

- DS18B20+T & R

- DS1821C+

Senzor je složen hlavně čtyřikrát, což je 64bitový ROM, teplotní senzor, beztěkopojivý teplotní alarmový spouštěč TM a konfigurační registr.64bitové sériové číslo v RO je před odchodem z továrny.Lze jej považovat za adresy sériového čísla DS18E20.64bitové sériové číslo každého DS18E20 je jiné.Cyklický kontrolní kód pro redundanci (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) 64bitové ROM.Funkcí ROM je učinit každý DS18B20 odlišný, takže více DS18B20 může být připojeno k jednomu sběrnici.

DS18B20 používá pro komunikaci protokol přenosu jednovodiče (1-dráty).Tento protokol umožňuje DS18B20 komunikovat pouze s jedním datovým kabelem pro přenos dat a napájení.

Senzor může měřit v teplotním rozmezí -55 ° C až 125 ° C, takže je vhodný pro široký rozsah potřeb monitorování teploty.

U 1-drátu sběrnice můžeme připojit více senzorů DS18B20 pro měření vícebodové teploty.

Každý senzor DS18B20 má jedinečnou 64bitovou hardwarovou adresu, kterou výrobce automaticky přiřadí během výrobního procesu.Tato 64bitová hardwarová adresa je spojena s číslem modelu senzoru, datem výroby a sériovým číslem, takže každý senzor má svou vlastní jedinečnou identitu.S touto 64bitovou hardwarovou adresou lze senzor identifikovat a komunikovat.

DS18B20 vydává hodnoty digitální teploty, které lze přímo integrovat do digitálních systémů bez nutnosti převodu analogového signálu.

Senzor DS18B20 má schopnost měřit teploty s maximální přesností ± 0,5 ° C, což je vhodné pro aplikační scénáře, které vyžadují vysokou přesnost.

Senzor pracuje z rozsahu napájecího napětí od 3 V až 5,5 V. Díky nízké spotřebě energie je ideální pro scénáře, které vyžadují nepřetržité sledování teploty po dlouhou dobu.Spotřeba energie tohoto senzoru je tak nízká, že může fungovat po dlouhou dobu bez jakékoli degradace výkonu.

Princip načasování a měření teploty čtení a psaní DS18B20 je stejný jako u DS1820, ale počet číslic získané teplotní hodnoty se liší kvůli různým rozlišením.Ve srovnání s DS1820 se doba zpoždění teploty DS18B20 zkrátí ze 2 sekund na 750 milisekund.Rychlost oscilace křišťálového oscilátoru teplotního koeficientu se významně mění se změnami teploty a generovaný signál se používá jako pulzní vstup čítače 2. Counter 1 a teplotní registr jsou přednastaveni na základní hodnotu odpovídající -55 ° C.Counter 1 počítá pulzní signál generovaný krystalovým oscilátorem s nízkým teplotou.Když se přednastavená hodnota čítače 1 sníží na 0, zvýší se hodnota teplotního registru o 1, přednastavená hodnota čítače 1 bude znovu načtena a čítač 1 restartuje počítání pulzních signálů generovaných nízkým teplotním koeficientem krystalového oscilátoru.Tento proces bude pokračovat, dokud se zapojí do 0, v tomto okamžiku se zastaví hromadění hodnoty teplotního registru.Konečně, hodnota v teplotním registru je naměřená teplota.

Obrázky výše jsou symbol, konfigurace stopy a pin DS18B20.

Proces jízdy DS18B20 se spoléhá hlavně na 1vodičový sběrnice.Tento autobusový systém umožňuje jednomu sběrnici ovládat jedno nebo více slave zařízení.V tomto případě naše MCU působí jako Master a DS18B20 vždy jako otrok.V jednovodičovém sběrnicovém systému jsou všechny příkazy a data odesílána v souladu s principem bitu s nízkým řádem jako první.

Systémy sběrnice 1-dráty používají pouze jednu datovou linii a vyžadují externí pull-up rezistor přibližně 5 kΩ.Proto je v nevyužitém stavu vysoká úroveň datové linie.Každé zařízení (ať už Master nebo Slave) je připojeno k datovému linii prostřednictvím kolíku s otevřeným odvodem nebo 3-state.Tento návrh umožňuje každému zařízení „uvolnit“ datový linii tak, že když jedno zařízení nepřenáší data, mohou jiná zařízení efektivně používat datovou linii.Rozhraní sběrnice sjednoce 1vodem (DQ PIN) DS18B20 se skládá z obvodu otevřeného odtoku jeho vnitřního obvodu.Jeho hardwarová konfigurace je uvedena na obrázku níže:

Existují tři hlavní kroky k implementaci ovladače DS18B20:

Krok 1: Inicializace DS18B20;

Krok dva: ROM příkaz (následovaný jakýmkoli požadavkem na výměnu dat);

Krok tři: Příkaz Function Command DS18B20 (následovaný jakýmkoli požadavkem na výměnu dat);

Každý přístup k DS18B20 musí postupovat podle těchto kroků.Pokud některý z těchto kroků chybí nebo neprovádí, DS18B20 neodpoví.

Díky své výjimečné přesnosti se senzor často používá ve vědeckých výzkumných experimentech, zejména v těch, které vyžadují přesná měření teploty.

Senzor DS18B20 hraje klíčovou roli v logistice studeného řetězce.Používá se ke sledování teploty zboží během přepravního procesu a zajišťuje kvalitu a bezpečnost zboží citlivého na teplotu.

Při monitorování teploty ve výrobním procesu může senzor pomoci společnostem sledovat stav provozu zařízení v reálném čase, aby se zajistilo, že zařízení a procesy jsou za správných teplotních podmínek, což zase zvyšuje účinnost a kvalitu výroby.

V elektronických zařízeních mohou být senzory DS18B20 použity ke sledování teploty jednotlivých součástí, což včas detekuje anomálie teploty, čímž se zabrání problémům, jako je poškození zařízení a ztráta dat v důsledku vysokých teplot.

Tento senzor, navržený pro vestavěné systémy a zařízení IoT, usnadňuje dálkové sledování teploty a sběr dat připojením k zařízením, jako jsou mikrokontroléry nebo Raspberry Pi.

Kromě toho se senzor běžně používá k realizaci systémů řízení teploty, jako jsou termostaty, kontrolní systémy skleníku, systémy klimatizace atd.Použitím senzorů DS18B20 mohou tyto systémy poskytnout přesnou kontrolu teploty podle potřeby k zajištění správného provozu systému.

DS18B20 je malý teplotní senzor s vestavěným 12bitovým ADC.Může být snadno připojen k digitálnímu vstupu Arduino.Senzor komunikuje přes jednovodičový sběrnice a vyžaduje jen málo ve způsobu dalších komponent.

Hlavní funkčnost DS18B20 je jeho senzor přímého digitálního teploty.

DS18B20 je tovární kalibrován pro výstup správné teploty.LM35 je továrna kalibrována pro napětí (ne teplota) a Arduino to musí převést na teplotu.

Digitální tepelný senzor DS18B20 je poměrně přesný a nevyžaduje, aby fungovaly žádné externí komponenty.Může měřit teploty od -55 ° C do +125 ° C s přesností měření ± 0,5 ° C.