Den ultimative guide til DS18B20 digital temperatursensor
2024-04-19 3973

DS18B20 er en almindeligt anvendt digital temperatursensor.Det udsender et digitalt signal og har egenskaberne ved lille størrelse, lav hardware overhead, stærk anti-interferensevne og høj præcision.I denne artikel introducerer vi DS18B20 -sensoren en efter en fra aspekterne af struktur, egenskaber, arbejdsprincip, pin -arrangement osv.

DS18B20 er den første temperatursensor produceret af Dallas Semiconductor i USA til at understøtte en "enkelt bus" -grænseflade.Det har lavt strømforbrug, stærk anti-interferensevne, let at matche fordele ved processoren, temperaturen kan konverteres direkte til et digitalt signal gennem linjen.DS18B20 ved hjælp af 1-ledningskommunikation, der kun er en datalinje (og jord) og mikrocontroller-kommunikation.Sensoren har et temperaturdetektionsområde på -55 ° C til 125 ° C og har også en nøjagtighed på +-0,5 ° C, når temperaturområdet overstiger -10 ° C til 85 ° C derudover.Derudover kan DS18B20 drives direkte fra datalinjen uden at kræve en ekstern strømforsyning.

I modsætning til konventionelle termistorer bruger den enkelt bussteknologi til effektivt at minimere ekstern interferens og forbedre måleanøjagtigheden.På samme tid kan det direkte konvertere den målte temperatur til serielle digitale signaler til mikrocomputerbehandling, gøre datatransmission og behandling enkel gennem en simpel grænseflade.

- DS18B20+

- DS18B20+T&R

- DS1821C+

Sensoren er hovedsageligt sammensat af 4 gange, som er 64-bit ROM, temperatursensor, ikke-flygtig temperaturalarmudløser TM og konfigurationsregister.Det 64-bit serienummer i RO er foto-graveret, før den forlader fabrikken.Det kan betragtes som adresse serienummeret på DS18E20.Det 64-bit serienummer for hver DS18E20 er anderledes.Den cykliske redundanscheck-kode (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) af 64-bit ROM.Funktionen af ROM er at gøre hver DS18B20 anderledes, så flere DS18B20'er kan tilsluttes til en bus.

DS18B20 bruger en enkelttrådstransmissionsprotokol (1-wire) til kommunikation.Denne protokol giver DS18B20 mulighed for kun at kommunikere med et datakabel til dataoverførsel og strømforsyning.

Sensoren kan måle over et temperaturområde på -55 ° C til 125 ° C, hvilket gør den velegnet til en lang række temperaturovervågningsbehov.

Med 1-trådsbussen kan vi forbinde flere DS18B20-sensorer til multi-punkttemperaturmåling.

Hver DS18B20-sensor har en unik 64-bit hardwareadresse, som automatisk tildeles af producenten under produktionsprocessen.Denne 64-bit hardware-adresse er forbundet med sensorens modelnummer, produktionsdato og serienummer, så hver sensor har sin egen unikke identitet.Med denne 64-bit hardware-adresse kan sensoren identificeres individuelt og kommunikeres med.

DS18B20 udsender digitale temperaturværdier, som kan integreres direkte med digitale systemer uden behov for analog signalomdannelse.

DS18B20 -sensoren har evnen til at måle temperaturer med en maksimal nøjagtighed på ± 0,5 ° C, hvilket gør den velegnet til applikationsscenarier, der kræver høj nøjagtighed.

Sensoren fungerer fra et forsyningsspændingsområde fra 3 V til 5,5 V. Dens lave strømforbrug gør det ideelt til scenarier, der kræver kontinuerlig temperaturovervågning over lange perioder.Kraftforbruget af denne sensor er så lavt, at den kan fungere i lange perioder uden nogen nedbrydning i ydelsen.

Læsnings- og skrivning af timing og temperaturmålingsprincip for DS18B20 er det samme som DS1820, men antallet af cifre i den opnåede temperaturværdi er forskelligt på grund af forskellige opløsninger.Sammenlignet med DS1820 forkortes temperaturkonverteringstiden for DS18B20 fra 2 sekunder til 750 millisekunder.Oscillationshastigheden for temperaturkoefficienten krystaloscillator ændrer sig markant med ændringer i temperatur, og det genererede signal anvendes som pulsindgang til tæller 2. Tæller 1 og temperaturregisteret forudindstilles til en basisværdi svarende til -55 ° C.Tæller 1 tæller pulssignalet genereret af den lave temperaturkoefficient krystaloscillator.Når den forudindstillede værdi af tæller 1 falder til 0, vil værdien af temperaturregisteret stige med 1, den forudindstillede værdi af tæller 1 vil blive genindlæst, og tæller 1 genstart tæller pulssignalerne genereret af den lave temperaturkoefficient krystaloscillator.Denne proces fortsætter, indtil mod 2 tæller til 0, på hvilket tidspunkt akkumuleringen af temperaturregisterværdien stopper.Endelig er værdien i temperaturregisteret den målte temperatur.

Billederne ovenfor er symbolet, fodaftryk og pin -konfiguration af DS18B20.

Køringsprocessen for DS18B20 er hovedsageligt afhængig af 1-lednings bussystemet.Dette bussystem giver en busmester mulighed for at kontrollere en eller flere slaveenheder.I dette tilfælde fungerer vores MCU som master og DS18B20 fungerer altid som slaven.I bussystemet 1-ledning sendes alle kommandoer og data i overensstemmelse med princippet om bit med lav ordre først.

1-lednings bussystemer bruger kun en datalinje og kræver en ekstern pull-up-modstand på cirka 5 kΩ.I den ubrugte tilstand er niveauet på datalinjen derfor højt.Hver enhed (hvad enten master eller slave) er forbundet til datalinjen gennem en åben dræn eller 3-stats gate pin.Dette design giver hver enhed mulighed for at "frigøre" datalinjen, så når en enhed ikke transmitterer data, kan andre enheder effektivt bruge datalinjen.1-lednings busgrænsefladen (DQ-pin) af DS18B20 er sammensat af et åbent drænkredsløb af dets interne kredsløb.Dens hardwarekonfiguration vises i figuren nedenfor:

Der er tre hovedtrin til implementering af DS18B20 -driveren:

Trin et: Initialiser DS18B20;

Trin to: ROM -kommando (efterfulgt af enhver anmodning om dataudveksling);

Trin tre: DS18B20 Funktionskommando (efterfulgt af enhver dataudvekslingsanmodning);

Hver adgang til DS18B20 skal følge disse trin.Hvis nogen af disse trin mangler eller ikke udføres, svarer DS18B20 ikke.

På grund af sin ekstraordinære præcision anvendes sensoren ofte i videnskabelige forskningseksperimenter, især dem, der kræver nøjagtige temperaturmålinger.

DS18B20 -sensoren spiller en nøglerolle i kolde kæde -logistik.Det bruges til at overvåge varerens temperatur gennem transportprocessen og sikre kvaliteten og sikkerheden af temperaturfølsomme varer.

Når man overvåger temperaturen i produktionsprocessen, kan sensoren hjælpe virksomheder med at holde styr på udstyrets driftsstatus i realtid for at sikre, at udstyret og processerne er ved de rette temperaturforhold, hvilket igen forbedrer produktionseffektiviteten og kvaliteten.

I elektronisk udstyr kan DS18B20 -sensorer bruges til at overvåge temperaturen på individuelle komponenter og påvise temperaturanomalier på en rettidig måde og således undgå problemer, såsom udstyrsskade og datatab på grund af høje temperaturer.

Denne sensor er designet til indlejrede systemer og IoT -enheder og letter overvågning af fjerntemperatur og dataindsamling ved at oprette forbindelse til enheder som mikrokontrollere eller Raspberry Pi.

Derudover bruges sensoren ofte til at realisere temperaturstyringssystemer, såsom termostater, drivhusstyringssystemer, klimaanlæg og så videre.Ved at bruge DS18B20 -sensorer kan disse systemer give præcis temperaturkontrol efter behov for at sikre korrekt drift af systemet.

DS18B20 er en lille temperatursensor med en indbygget 12bit ADC.Det kan let forbindes til et Arduino digitalt input.Sensoren kommunikerer over en entrådsbus og kræver lidt i vejen for yderligere komponenter.

Kernefunktionaliteten af DS18B20 er dens direkte til digital temperatursensor.

En DS18B20 er fabrikskalibreret for at udsende den rigtige temperatur.En LM35 er fabrikskalibreret for spænding (ikke temperatur), og Arduino skal konvertere dette til temperatur.

DS18B20 digital termisk sensor er ret nøjagtig og kræver ikke, at der er nogen eksterne komponenter for at fungere.Det kan måle temperaturer fra -55 ° C til +125 ° C med en målingsnøjagtighed på ± 0,5 ° C.