Die ultimative Anleitung zum digitalen Temperatursensor DS18B20
2024-04-19 3992

DS18B20 ist ein häufig verwendeter digitaler Temperatursensor.Es gibt ein digitales Signal aus und weist die Eigenschaften von kleiner Größe, Überkopplung mit geringer Hardware, starker Anti-Interferenz-Fähigkeit und hoher Präzision auf.In diesem Artikel werden wir den DS18B20 -Sensor nacheinander aus den Aspekten der Struktur, der Merkmale, des Arbeitsprinzips, der PIN -Anordnung usw. einführen.

DS18B20 ist der erste Temperatursensor, der von Dallas Semiconductor in den USA produziert wird, um eine "Single -Bus" -Schroutze zu unterstützen.Es weist einen geringen Stromverbrauch, eine starke Anti-Interferenz-Fähigkeit auf, leicht zu den Vorteilen des Prozessors zu entsprechen. Die Temperatur kann direkt über die Linie in ein digitales Signal umgewandelt werden.DS18B20 Verwenden von 1-Wire-Kommunikation, die nur eine Datenlinie (und einen Boden) und eine Mikrocontroller-Kommunikation darstellt.Der Sensor hat einen Temperaturerkennungsbereich von -55 ° C bis 125 ° C und auch eine Genauigkeit von +-0,5 ° C, wenn der Temperaturbereich zusätzlich -10 ° C bis 85 ° C überschreitet.Darüber hinaus kann der DS18B20 direkt von der Datenlinie ausgeschaltet werden, ohne dass eine externe Stromversorgung erforderlich ist.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Thermistoren wird Einzelbusstechnologie verwendet, um externe Interferenzen effektiv zu minimieren und die Messgenauigkeit zu verbessern.Gleichzeitig kann es die gemessene Temperatur direkt in serielle digitale Signale für die Verarbeitung von Mikrocomputer umwandeln, wodurch die Datenübertragung und die Verarbeitung durch eine einfache Schnittstelle einfach werden.

- - DS18B20+

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- - DS1821C+

Der Sensor besteht hauptsächlich aus 4-fach, bei denen es sich um 64-Bit-ROM, Temperatursensor, nicht flüchtiger Temperaturalarmauslöser TM und Konfigurationsregister handelt.Die 64-Bit-Seriennummer im RO ist vor dem Verlassen der Fabrik fotografisch.Es kann als die serielle Adresse des DS18E20 angesehen werden.Die 64-Bit-Seriennummer jedes DS18E20 ist unterschiedlich.Der cyclische Redundanzcode (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) des 64-Bit-ROM.Die Funktion des ROM besteht darin, jeden DS18B20 unterschiedlich zu machen, damit mehrere DS18B20S mit einem Bus verbunden werden können.

DS18B20 verwendet ein einzelnes Übertragungsprotokoll (1-Wire) zur Kommunikation.Mit diesem Protokoll kann der DS18B20 nur ein Datenkabel für die Datenübertragung und die Stromversorgung kommunizieren.

Der Sensor kann über einen Temperaturbereich von -55 ° C bis 125 ° C messen, was ihn für einen weiten Bereich der Temperaturüberwachungsanforderungen geeignet ist.

Mit dem 1-Draht-Bus können wir mehrere DS18B20-Sensoren für die Messung von Multi-Punkte-Temperaturen anschließen.

Jeder DS18B20-Sensor verfügt über eine eindeutige 64-Bit-Hardwareadresse, die vom Hersteller während des Produktionsprozesses automatisch zugewiesen wird.Diese 64-Bit-Hardwareadresse ist der Modellnummer, der Produktionsdatum und der Seriennummer des Sensors zugeordnet, sodass jeder Sensor eine eigene eindeutige Identität hat.Mit dieser 64-Bit-Hardwareadresse kann der Sensor einzeln identifiziert und kommuniziert werden.

Der DS18B20 gibt digitale Temperaturwerte aus, die direkt in digitale Systeme integriert werden können, ohne dass eine analoge Signalumwandlung erforderlich ist.

Der DS18B20 -Sensor kann die Temperaturen mit einer maximalen Genauigkeit von ± 0,5 ° C messen, was ihn für Anwendungsszenarien geeignet ist, die eine hohe Genauigkeit erfordern.

Der Sensor arbeitet von einem Versorgungsspannungsbereich von 3 V bis 5,5 V. Der niedrige Stromverbrauch ist ideal für Szenarien, die über einen langen Zeitraum über eine kontinuierliche Temperaturüberwachung erforderlich sind.Der Stromverbrauch dieses Sensors ist so niedrig, dass er über längere Zeiträume funktionieren kann, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird.

Das Prinzip für das Lesen und das Schreiben von Timing und Temperaturmessung von DS18B20 entspricht der von DS1820, aber die Anzahl der Ziffern des erhaltenen Temperaturwerts unterscheidet sich aufgrund unterschiedlicher Auflösungen.Im Vergleich zum DS1820 wird die Temperaturumwandlungsverzögerungszeit des DS18B20 von 2 Sekunden auf 750 Millisekunden verkürzt.Die Oszillationsrate des Temperaturkoeffizientenkristalloszillators ändert sich signifikant mit Änderungen der Temperatur, und das erzeugte Signal wird als Impulseingang von Zähler 2 verwendet und das Temperaturregister wird auf einen Basiswert vorgestellt, der -55 ° C entspricht.Der Zähler 1 zählt das durch den Kristalloszillator mit Niedertemperaturkoeffizienten erzeugte Impulssignal.Wenn der voreingestellte Wert von Zähler 1 auf 0 abnimmt, erhöht sich der Wert des Temperaturregisters um 1, der voreingestellte Wert von Zähler 1 wird neu geladen, und der Zähler 1 startet die vom Kristalloszillator mit niedrigen Temperaturkoeffizienten erzeugten Impulssignalen neu.Dieser Vorgang dauert bis zur Zählung von Zähler 2 auf 0. Zu diesem Zeitpunkt wird die Akkumulation des Temperaturregisterswerts gestoppt.Schließlich ist der Wert im Temperaturregister die gemessene Temperatur.

Die obigen Bilder sind das Symbol-, Fußabdruck- und Pin -Konfiguration von DS18B20.

Der Fahrprozess von DS18B20 basiert hauptsächlich auf das 1-Draht-Bussystem.Dieses Bussystem ermöglicht es einem Busmaster, ein oder mehrere Sklavengeräte zu steuern.In diesem Fall fungiert unsere MCU als Meister und der DS18B20 immer als Sklave.Im 1-Wire-Bussystem werden alle Befehle und Daten gemäß dem Prinzip des Bits niedriger Ordnung gesendet.

1-Wire-Bussysteme verwenden nur eine Datenlinie und erfordern einen externen Pull-up-Widerstand von ungefähr 5 kΩ.Daher ist im nicht verwendeten Zustand die Ebene der Datenlinie hoch.Jedes Gerät (ob Master oder Slave) ist über einen Open-Drain- oder 3-State-Gate-Stift mit der Datenlinie verbunden.Mit diesem Design kann jedes Gerät die Datenlinie "frei machen", sodass andere Geräte die Datenlinie effektiv verwenden können, wenn ein Gerät keine Daten übermittelt.Die 1-Draht-Busschnittstelle (DQ-Pin) von DS18B20 besteht aus einem offenen Schaltkreis seiner Innenkreis.Die Hardwarekonfiguration ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Es gibt drei Hauptschritte, um den DS18B20 -Treiber zu implementieren:

Schritt eins: Initialisieren Sie DS18B20;

Schritt zwei: ROM -Befehl (gefolgt von einer Datenaustauschanforderung);

Schritt drei: DS18B20 -Funktionsbefehl (gefolgt von einer Datenaustauschanforderung);

Jeder Zugriff auf DS18B20 muss diese Schritte befolgen.Wenn einer dieser Schritte fehlt oder nicht ausgeführt wird, antwortet der DS18B20 nicht.

Aufgrund seiner außergewöhnlichen Präzision wird der Sensor häufig in wissenschaftlichen Forschungsexperimenten verwendet, insbesondere in denjenigen, die präzise Temperaturmessungen benötigen.

Der DS18B20 -Sensor spielt eine Schlüsselrolle in der Kaltkette -Logistik.Es wird verwendet, um die Temperatur der Waren während des gesamten Transportverfahrens zu überwachen und die Qualität und Sicherheit von temperaturempfindlichen Waren zu gewährleisten.

Bei der Überwachung der Temperatur im Produktionsprozess kann der Sensor den Unternehmen helfen, den Status der Ausrüstung in Echtzeit zu verfolgen, um sicherzustellen, dass die Geräte und Prozesse die richtigen Temperaturbedingungen haben, was wiederum die Produktionseffizienz und -qualität verbessert.

Bei elektronischen Geräten können DS18B20 -Sensoren verwendet werden, um die Temperatur einzelner Komponenten zu überwachen und Temperaturanomalien rechtzeitig zu erkennen, wodurch Probleme wie Geräteschäden und Datenverlust aufgrund hoher Temperaturen vermieden werden.

Dieser Sensor wurde für eingebettete Systeme und IoT -Geräte entwickelt und erleichtert die Überwachung und die Datenerfassung von Remote -Temperaturen, indem sie an Geräte wie Mikrocontroller oder Raspberry Pi hergestellt werden.

Darüber hinaus wird der Sensor üblicherweise verwendet, um Temperatursteuerungssysteme wie Thermostate, Treibhaus -Steuerungssysteme, Klimaanlagen und so weiter zu realisieren.Durch die Verwendung von DS18B20 -Sensoren können diese Systeme eine präzise Temperaturregelung ermöglichen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Der DS18B20 ist ein kleiner Temperatursensor mit einem gebauten 12 -Bit -ADC.Es kann leicht mit einem digitalen Arduino -Eingang verbunden werden.Der Sensor kommuniziert über einen Eindrahtbus und benötigt wenig zusätzliche Komponenten.

Die Kernfunktionalität des DS18B20 ist der direkte Temperatursensor für den direkten zu digitalen Temperatur.

Ein DS18B20 ist fabrikkalibriert, um die richtige Temperatur auszugeben.Ein LM35 ist für Spannung (nicht Temperatur) fabrikkalibriert, und der Arduino muss diese in die Temperatur umwandeln.

Der digitale Thermosensor DS18B20 ist ziemlich genau und erfordert keine externen Komponenten, um zu arbeiten.Es kann die Temperaturen von -55 ° C bis +125 ° C mit einer Messgenauigkeit von ± 0,5 ° C messen.