Konečný sprievodca digitálnym teplotným snímačom DS18B20
2024-04-19 3994

DS18B20 je bežne používaný digitálny snímač teploty.Vystupuje digitálny signál a má charakteristiky malej veľkosti, nízkeho hardvéru nad hlavou, silnú anti-interferenčnú schopnosť a vysokú presnosť.V tomto článku predstavíme senzor DS18B20 jeden po druhom z aspektov štruktúry, charakteristík, pracovného princípu, usporiadania kolíkov atď.

DS18B20 je prvý snímač teploty, ktorý v Spojených štátoch vyrobil Dallas Semiconductor v Spojených štátoch na podporu rozhrania „jednej zbernice“.Má nízku spotrebu energie, silnú anti-interferenčnú schopnosť, ľahko sa zhoduje s výhodami procesora, teplota sa môže priamo previesť na digitálny signál cez čiaru.DS18B20 s použitím 1-vodičovej komunikácie, ktorá je iba dátovou líniou (a zemou) a komunikáciou s mikrokontrolérmi.Senzor má rozsah detekcie teploty -55 ° C až 125 ° C a má tiež presnosť +-0,5 ° C, keď teplotný rozsah presahuje -10 ° C až 85 ° C.Okrem toho môže byť DS18B20 napájaný priamo z dátového vedenia bez toho, aby si vyžadoval externý zdroj napájania.

Na rozdiel od konvenčných termistorov využíva technológiu jednej zbernice na efektívnu minimalizáciu vonkajšej interferencie a zlepšenie presnosti merania.Zároveň môže priamo previesť nameranú teplotu na sériové digitálne signály pre spracovanie mikropočítačov, čím sa prenos a spracovanie údajov jednoduchým jednoduchým rozhraním.

- DS18B20+

- DS18B20+T&R

- DS1821C+

Senzor sa skladá hlavne zo 4-krát, čo je 64-bitové ROM, teplotný senzor, nezávislý teplotný spúšť TM a konfiguračný register.64-bitové sériové číslo v RO je pred odchodom z továrne vybavené foto.Môže sa považovať za sériové číslo adresy DS18E20.64-bitové sériové číslo každého DS18E20 je iné.Kontrolný kód cyklického redundancie (CRC = k ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) 64-bitovej ROM.Funkciou ROM je odlišnosť každého DS18B20, takže k jednej zbernici je možné pripojiť viac DS18B20.

DS18B20 používa na komunikáciu protokol prenosu s jedným drôtom (1-drôt).Tento protokol umožňuje DS18B20 komunikovať iba s jedným dátovým káblom pre prenos údajov a napájanie.

Senzor môže merať v teplotnom rozsahu -55 ° C až 125 ° C, takže je vhodný pre široký rozsah potrieb monitorovania teploty.

S 1-vodičovou zbernicou môžeme pripojiť viac senzorov DS18B20 pre viacbodové meranie teploty.

Každý senzor DS18B20 má jedinečnú 64-bitovú hardvérovú adresu, ktorú automaticky priradí výrobca počas výrobného procesu.Táto 64-bitová hardvérová adresa je spojená s číslom modelu senzora, dátumom výroby a sériovým číslom, takže každý senzor má svoju vlastnú jedinečnú identitu.S touto 64-bitovou hardvérovou adresou je možné senzor individuálne identifikovať a komunikovať.

DS18B20 vydáva digitálne teplotné hodnoty, ktoré môžu byť priamo integrované s digitálnymi systémami bez potreby konverzie analógového signálu.

Senzor DS18B20 má schopnosť merať teploty s maximálnou presnosťou ± 0,5 ° C, vďaka čomu je vhodný pre aplikačné scenáre, ktoré si vyžadujú vysokú presnosť.

Senzor pracuje z rozsahu napájacieho napätia od 3 V do 5,5 V. Jeho nízka spotreba energie je ideálna pre scenáre, ktoré si vyžadujú nepretržité monitorovanie teploty po dlhú dobu.Spotreba energie tohto senzora je taká nízka, že môže pracovať po dlhú dobu bez akejkoľvek degradácie výkonu.

Princíp načasovania a merania na časovanie a písanie DS18B20 je rovnaký ako v prípade DS1820, ale počet číslic získanej teplotnej hodnoty sa líši v dôsledku rôznych rozlíšení.V porovnaní s DS1820 sa čas oneskorenia konverzie teploty DS18B20 skráti z 2 sekúnd na 750 milisekúnd.Rýchlosť oscilácie teplotného koeficientu kryštálového oscilátora sa významne mení so zmenami teploty a generovaný signál sa používa ako pulzný vstup počítadla 2. Počítadlo 1 a teplotný register sú vopred vopred na základnú hodnotu zodpovedajúcu -55 ° C.Počítadlo 1 spočíta pulzný signál generovaný kryštálovými oscilátormi koeficientu nízkej teploty.Keď sa prednastavená hodnota počítadla 1 zníži na 0, hodnota teplotného registra sa zvýši o 1, opätovná hodnota počítadla 1 sa znovu naloží a počítadlo 1 reštartuje spočítanie pulzných signálov generovaných kryštálom koeficientu nízkej teploty.Tento proces bude pokračovať, kým sa počítadlo 2 započíta na 0, v tomto bode sa akumulácia hodnoty registra teplotného registra zastaví.Nakoniec, hodnota v registri teploty je nameraná teplota.

Obrázky vyššie sú symbol, stopa a konfigurácia PIN na DS18B20.

Proces riadenia DS18B20 sa spolieha hlavne na 1-vodičový autobusový systém.Tento autobusový systém umožňuje jednému majstra zbernice ovládať jedno alebo viac otrokárskych zariadení.V tomto prípade náš MCU pôsobí ako Majster a DS18B20 vždy pôsobí ako otrok.V 1-vodičovom autobusovom systéme sa všetky príkazy a údaje odosielajú v súlade so zásadou bit bit najskôr.

Systémy 1-vodičového zbernice používajú iba jednu dátovú linku a vyžadujú externý odpor s vytiahnutím približne 5 kΩ.Preto je v nepoužitom stave vysoká úroveň na dátovej linke.Každé zariadenie (či už hlavný alebo slave) je pripojené k dátovej línii prostredníctvom otvoru alebo 3-štátého kolíka brány.Tento návrh umožňuje každému zariadeniu „uvoľniť“ dátové vedenie, takže keď jedno zariadenie neprenáša údaje, iné zariadenia môžu dátovú linku efektívne používať.Rozhranie 1-vodičovej zbernice (PIN DQ) DS18B20 sa skladá z obvodu vnútorného obvodu s otvoreným odvodom.Jeho konfigurácia hardvéru je znázornená na obrázku nižšie:

Existujú tri hlavné kroky na implementáciu ovládača DS18B20:

Prvý krok: Inicializujte DS18B20;

Krok druhý: Príkaz ROM (nasledovaný žiadnou žiadosťou o výmenu údajov);

Krok tretí: príkaz funkcie DS18B20 (nasleduje akákoľvek žiadosť o výmenu údajov);

Každý prístup k DS18B20 musí postupovať podľa týchto krokov.Ak niektorý z týchto krokov chýbajú alebo nevykonajú, DS18B20 nebude reagovať.

Vzhľadom na svoju výnimočnú presnosť sa senzor často používa vo vedeckom výskume výskumu, najmä tie, ktoré si vyžadujú presné merania teploty.

Senzor DS18B20 hrá kľúčovú úlohu v logistike chladného reťazca.Používa sa na monitorovanie teploty tovaru počas celého prepravného procesu a zabezpečenie kvality a bezpečnosti tovaru citlivého na teplotu.

Pri monitorovaní teploty vo výrobnom procese môže senzor pomôcť spoločnostiam sledovať stav prevádzky zariadenia v reálnom čase, aby sa zabezpečilo, že vybavenie a procesy sú v správnych teplotných podmienkach, čo následne zvyšuje efektívnosť a kvalitu výroby.

V elektronických zariadeniach sa senzory DS18B20 môžu použiť na monitorovanie teploty jednotlivých komponentov, čo je včasné zisťovanie teplotných anomálií, čím sa zabránilo problémom, ako sú poškodenie zariadenia a strata údajov v dôsledku vysokých teplôt.

Tento senzor navrhnutý pre zabudované systémy a zariadenia IoT uľahčuje monitorovanie diaľkovej teploty a zber údajov pripojením k zariadeniam, ako sú mikrokontroléry alebo malinové pi.

Okrem toho sa senzor bežne používa na realizáciu systémov regulácie teploty, ako sú termostaty, systémy kontroly skleníkových plynov, klimatizačné systémy atď.Použitím senzorov DS18B20 tieto systémy môžu poskytnúť presnú reguláciu teploty podľa potreby na zabezpečenie správnej prevádzky systému.

DS18B20 je malý snímač teploty so zabudovaným 12bitovým ADC.Môže sa ľahko pripojiť k digitálnemu vstupu Arduino.Senzor komunikuje cez jednostupňový autobus a vyžaduje len málo ďalších komponentov.

Hlavnou funkciou DS18B20 je jej priamy digitálny teplotný senzor.

DS18B20 je kalibrovaný továrenským spôsobom, aby sa dosiahol správnu teplotu.LM35 je kalibrovaný továrňou na napätie (nie teplota) a Arduino to musí previesť na teplotu.

Digitálny tepelný snímač DS18B20 je dosť presný a nevyžaduje fungovanie externých komponentov.Môže merať teploty od -55 ° C do +125 ° C s presnosťou merania ± 0,5 ° C.