O guia final para o sensor de temperatura digital DS18B20
2024-04-19 4023

O DS18B20 é um sensor de temperatura digital comumente usado.Ele gera um sinal digital e possui as características de tamanho pequeno, sobrecarga de hardware baixa, forte capacidade anti-interferência e alta precisão.Neste artigo, apresentaremos o sensor DS18B20 um por um dos aspectos da estrutura, características, princípio de trabalho, arranjo de pinos etc.

DS18B20 é o primeiro sensor de temperatura produzido por Dallas Semiconductor nos Estados Unidos para suportar uma interface "barramento único".Possui baixo consumo de energia, forte capacidade anti-interferência, fácil corresponder às vantagens do processador, a temperatura pode ser diretamente convertida em um sinal digital através da linha.DS18B20 Usando comunicação de 1 fio que é apenas uma linha de dados (e terra) e comunicação por microcontrolador.O sensor possui uma faixa de detecção de temperatura de -55 ° C a 125 ° C e também tem uma precisão de +-0,5 ° C quando a faixa de temperatura excede -10 ° C a 85 ° C além.Além disso, o DS18B20 pode ser alimentado diretamente da linha de dados sem exigir uma fonte de alimentação externa.

Ao contrário dos termistores convencionais, ele utiliza a tecnologia de barramento único para minimizar efetivamente a interferência externa e melhorar a precisão da medição.Ao mesmo tempo, ele pode converter diretamente a temperatura medida em sinais digitais seriais para o processamento de microcomputadores, simplificando a transmissão e o processamento de dados por meio de uma interface simples.

- DS18B20+

- Ds18b20+t & r

- DS1821C+

O sensor é composto principalmente por 4 vezes, que são ROM de 64 bits, sensor de temperatura, gatilho de temperatura não volátil TM e registro de configuração.O número de série de 64 bits no RO é gravado com foto antes de deixar a fábrica.Pode ser considerado como o número de série do endereço do DS18E20.O número de série de 64 bits de cada DS18E20 é diferente.O código de verificação de redundância cíclica (CRC = k ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) da ROM de 64 bits.A função da ROM é tornar cada DS18B20 diferente, para que vários DS18B20s possam ser conectados a um barramento.

O DS18B20 usa um protocolo de transmissão de fio (1 fio) para comunicação.Este protocolo permite que o DS18B20 se comunique com apenas um cabo de dados para transmissão de dados e fonte de alimentação.

O sensor pode medir em uma faixa de temperatura de -55 ° C a 125 ° C, tornando -o adequado para uma ampla gama de necessidades de monitoramento de temperatura.

Com o barramento de 1 fio, podemos conectar vários sensores DS18B20 para medição de temperatura de vários pontos.

Cada sensor DS18B20 possui um endereço de hardware exclusivo de 64 bits, que é atribuído automaticamente pelo fabricante durante o processo de produção.Esse endereço de hardware de 64 bits está associado ao número do modelo, data de produção e número de série do sensor; portanto, cada sensor tem sua própria identidade.Com este endereço de hardware de 64 bits, o sensor pode ser identificado e comunicado individualmente.

O DS18B20 produz valores de temperatura digital, que podem ser diretamente integrados aos sistemas digitais sem a necessidade de conversão de sinal analógico.

O sensor DS18B20 tem a capacidade de medir as temperaturas com uma precisão máxima de ± 0,5 ° C, tornando -o adequado para cenários de aplicação que requerem alta precisão.

O sensor opera a partir de uma faixa de tensão de alimentação de 3 V a 5,5 V. Seu baixo consumo de energia o torna ideal para cenários que requerem monitoramento contínuo de temperatura por longos períodos de tempo.O consumo de energia desse sensor é tão baixo que pode funcionar por longos períodos de tempo sem qualquer degradação no desempenho.

O princípio do tempo de leitura e escrita e medição de temperatura do DS18B20 são os mesmos do DS1820, mas o número de dígitos do valor da temperatura obtido é diferente devido a diferentes resoluções.Comparado com o DS1820, o tempo de atraso de conversão de temperatura do DS18B20 é reduzido de 2 segundos para 750 milissegundos.A taxa de oscilação do oscilador de cristal do coeficiente de temperatura muda significativamente com as mudanças de temperatura, e o sinal gerado é usado como a entrada de pulso do contador 2. Contador 1 e o registro de temperatura é predefinido a um valor base correspondente a -55 ° C.O contador 1 conta o sinal de pulso gerado pelo oscilador de cristal do coeficiente de baixa temperatura.Quando o valor predefinido do contador 1 diminuir para 0, o valor do registro de temperatura aumentará em 1, o valor predefinido do contador 1 será recarregado e o contador 1 reiniciará a contagem dos sinais de pulso gerados pelo oscilador de cristal do coeficiente de baixa temperatura.Esse processo continuará até que o contador 2 seja contado para 0, momento em que o acúmulo do valor do registro de temperatura será interrompido.Finalmente, o valor no registro de temperatura é a temperatura medida.

As imagens acima são a configuração de símbolo, pegada e pino do DS18b20.

O processo de direção do DS18B20 depende principalmente do sistema de barramento de 1 fio.Este sistema de barramento permite que um mestre de ônibus controla um ou mais dispositivos de escravos.Nesse caso, nosso MCU atua como o mestre e o DS18b20 sempre atua como escravo.No sistema de barramento de 1 fio, todos os comandos e dados são enviados de acordo com o princípio do bit de ordem baixa primeiro.

Os sistemas de barramento de 1 fio usam apenas uma linha de dados e requerem um resistor de pull-up externo de aproximadamente 5kΩ.Portanto, no estado não utilizado, o nível na linha de dados é alto.Cada dispositivo (seja mestre ou escravo) está conectado à linha de dados através de um pino de gate de drain aberto ou de 3 estados.Esse design permite que cada dispositivo "libere" a linha de dados para que, quando um dispositivo não estiver transmitindo dados, outros dispositivos possam usar efetivamente a linha de dados.A interface de barramento de 1 fio (pino DQ) do DS18B20 é composta por um circuito de drenagem aberta de seu circuito interno.Sua configuração de hardware é mostrada na figura abaixo:

Existem três etapas principais para implementar o driver DS18B20:

Etapa um: Inicialize DS18B20;

Etapa dois: comando ROM (seguido por qualquer solicitação de troca de dados);

Etapa três: DS18B20 Comando de função (seguido por qualquer solicitação de troca de dados);

Cada acesso ao DS18B20 deve seguir estas etapas.Se alguma dessas etapas estiver ausente ou não, o DS18B20 não responderá.

Devido à sua precisão excepcional, o sensor é frequentemente empregado em experimentos de pesquisa científica, particularmente aqueles que necessitam de medições precisas de temperatura.

O sensor DS18B20 desempenha um papel fundamental na logística da cadeia fria.É usado para monitorar a temperatura das mercadorias durante todo o processo de transporte, garantindo a qualidade e a segurança dos bens sensíveis à temperatura.

Ao monitorar a temperatura no processo de produção, o sensor pode ajudar as empresas a acompanhar o status de operação do equipamento em tempo real para garantir que os equipamentos e processos estejam nas condições adequadas de temperatura, o que, por sua vez, melhora a eficiência e a qualidade da produção.

No equipamento eletrônico, os sensores DS18B20 podem ser usados para monitorar a temperatura dos componentes individuais, detectando anomalias de temperatura em tempo hábil, evitando problemas como danos ao equipamento e perda de dados devido a altas temperaturas.

Projetado para sistemas incorporados e dispositivos IoT, esse sensor facilita o monitoramento remoto de temperatura e a coleta de dados conectando -se a dispositivos como microcontroladores ou Raspberry Pi.

Além disso, o sensor é comumente usado para realizar sistemas de controle de temperatura, como termostatos, sistemas de controle de estufa, sistemas de ar condicionado e assim por diante.Ao usar sensores DS18B20, esses sistemas podem fornecer controle preciso de temperatura, conforme necessário para garantir a operação adequada do sistema.

O DS18B20 é um pequeno sensor de temperatura com um ADC de 12 bits embutido.Pode ser facilmente conectado a uma entrada digital do Arduino.O sensor se comunica com um ônibus de um fio e requer pouco em termos de componentes adicionais.

A funcionalidade principal do DS18B20 é o seu sensor de temperatura digital direto.

Um DS18B20 é calibrado na fábrica para produzir a temperatura certa.Um LM35 é calibrado na fábrica para tensão (não temperatura) e o Arduino deve convertê -lo em temperatura.

O sensor térmico digital DS18B20 é bastante preciso e não requer componentes externos para operar.Pode medir as temperaturas de -55 ° C a +125 ° C com uma precisão de medição de ± 0,5 ° C.