De ultieme gids voor de digitale temperatuursensor van DS18B20
2024-04-19 3954

DS18B20 is een veelgebruikte digitale temperatuursensor.Het voert een digitaal signaal uit en heeft de kenmerken van kleine, lage hardware-overhead, sterk anti-interferentievermogen en hoge precisie.In dit artikel zullen we de DS18B20 -sensor een voor een introduceren uit de aspecten van structuur, kenmerken, werkingsprincipe, pin -opstelling enz ..

DS18B20 is de eerste temperatuursensor geproduceerd door Dallas Semiconductor in de Verenigde Staten om een "enkele bus" -interface te ondersteunen.Het heeft een laag stroomverbruik, sterk anti-interferentievermogen, gemakkelijk te matchen van de voordelen van de processor, de temperatuur kan direct worden omgezet in een digitaal signaal door de lijn.DS18B20 met behulp van 1-draads communicatie die slechts een gegevenslijn (en grond) en microcontroller-communicatie is.De sensor heeft een temperatuurdetectiebereik van -55 ° C tot 125 ° C en heeft ook een nauwkeurigheid van +-0,5 ° C wanneer het temperatuurbereik bovenaan -10 ° C tot 85 ° C bovendien is.Bovendien kan de DS18B20 rechtstreeks vanuit de gegevenslijn worden aangedreven zonder een externe voeding.

In tegenstelling tot conventionele thermistors, maakt het gebruik van enkele bustechnologie om externe interferentie effectief te minimaliseren en meetnauwkeurigheid te verbeteren.Tegelijkertijd kan het de gemeten temperatuur rechtstreeks omzetten in seriële digitale signalen voor de verwerking van microcomputers, waardoor gegevensoverdracht en verwerking eenvoudig wordt gemaakt via een eenvoudige interface.

- DS18B20+

- DS18B20+T&R

- DS1821C+

De sensor bestaat voornamelijk uit 4 keer, dit zijn 64-bit ROM, temperatuursensor, niet-vluchtige temperatuuralarm-trigger TM en configuratieregister.Het 64-bit serienummer in de RO is foto-gegraveerd voordat de fabriek verlaat.Het kan worden beschouwd als het adres serienummer van de DS18E20.Het 64-bit serienummer van elke DS18E20 is anders.De cyclische redundantiecontrolecode (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) van de 64-bit rom.De functie van de ROM is om elke DS18B20 anders te maken, zodat meerdere DS18B20's kunnen worden aangesloten op één bus.

DS18B20 maakt gebruik van een single-wire transmissieprotocol (1-draads) voor communicatie.Met dit protocol kan de DS18B20 communiceren met slechts één datakabel voor gegevensoverdracht en voeding.

De sensor kan over een temperatuurbereik van -55 ° C tot 125 ° C meten, waardoor het geschikt is voor een breed bereik van temperatuurbewakingsbehoeften.

Met de 1-draads bus kunnen we meerdere DS18B20-sensoren aansluiten voor multi-punts temperatuurmeting.

Elke DS18B20-sensor heeft een uniek 64-bit hardware-adres, dat automatisch door de fabrikant wordt toegewezen tijdens het productieproces.Dit 64-bit hardware-adres is geassocieerd met het modelnummer, de productiedatum en het serienummer van de sensor, dus elke sensor heeft zijn eigen unieke identiteit.Met dit 64-bit hardware-adres kan de sensor individueel worden geïdentificeerd en met communiceren.

De DS18B20 voert digitale temperatuurwaarden uit, die direct kunnen worden geïntegreerd met digitale systemen zonder de noodzaak van analoge signaalconversie.

De DS18B20 -sensor heeft de mogelijkheid om temperaturen te meten met een maximale nauwkeurigheid van ± 0,5 ° C, waardoor het geschikt is voor toepassingsscenario's die een hoge nauwkeurigheid vereisen.

De sensor werkt van een voedingsspanningsbereik van 3 V tot 5,5 V. Het lage stroomverbruik maakt het ideaal voor scenario's die gedurende lange tijd continue temperatuurbewaking vereisen.Het stroomverbruik van deze sensor is zo laag dat het lange tijd kan werken zonder enige degradatie in de prestaties.

Het lees- en schrijftiming- en temperatuurmetingprincipe van DS18B20 is hetzelfde als die van DS1820, maar het aantal verkregen cijfers van de temperatuurwaarde is verschillend vanwege verschillende resoluties.Vergeleken met de DS1820 wordt de temperatuurconversie -vertragingstijd van de DS18B20 ingekort van 2 seconden tot 750 milliseconden.De oscillatiesnelheid van de kristaloscillator van de temperatuurcoëfficiënt verandert aanzienlijk met veranderingen in temperatuur en het gegenereerde signaal wordt gebruikt als de pulsingang van teller 2. Teller 1 en het temperatuurregister worden vooraf ingesteld in een basiswaarde die overeenkomt met -55 ° C.Teller 1 telt het pulssignaal naar beneden dat wordt gegenereerd door de lage temperatuurcoëfficiënt kristaloscillator.Wanneer de vooraf ingestelde waarde van teller 1 daalt tot 0, zal de waarde van het temperatuurregister met 1 stijgen, de vooraf ingestelde waarde van teller 1 wordt opnieuw geladen en Teller 1 zal het tellen van de pulsignalen die worden gegenereerd door de lage temperatuurcoëfficiënt kristaloscillator opnieuw opstarten.Dit proces zal doorgaan tot de teller 2 telt tot 0, op welk punt de accumulatie van de temperatuurregisterwaarde stopt.Ten slotte is de waarde in het temperatuurregister de gemeten temperatuur.

De bovenstaande afbeeldingen zijn het symbool, de voetafdruk en de pin -configuratie van DS18B20.

Het rijproces van DS18B20 is voornamelijk afhankelijk van het 1-draads bussysteem.Met dit bussysteem kan één busmeester een of meer slavenapparaten bedienen.In dit geval fungeert onze MCU als de meester en de DS18B20 fungeert altijd als de slaaf.In het 1-draads bussysteem worden alle opdrachten en gegevens verzonden in overeenstemming met het principe van bit met lage orde eerst.

Bussystemen met 1 draad gebruiken slechts één gegevenslijn en vereisen een externe pull-up weerstand van ongeveer 5kΩ.Daarom is het niveau op de gegevenslijn in de ongebruikte toestand hoog.Elk apparaat (master of slave) is verbonden met de gegevenslijn via een open-drain of 3-staten gate-pin.Met dit ontwerp kan elk apparaat de gegevenslijn "vrijmaken", zodat wanneer één apparaat geen gegevens verzendt, andere apparaten de gegevenslijn effectief kunnen gebruiken.De 1-draads businterface (DQ-pin) van DS18B20 bestaat uit een open-draincircuit van zijn interne circuit.De hardwareconfiguratie wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding:

Er zijn drie hoofdstappen om de DS18B20 -stuurprogramma te implementeren:

Stap één: initialiseer DS18B20;

Stap twee: ROM -opdracht (gevolgd door een verzoek om gegevensuitwisseling);

Stap drie: DS18B20 -functieopdracht (gevolgd door een gegevensuitwisselingsverzoek);

Elke toegang tot DS18B20 moet deze stappen volgen.Als een van deze stappen ontbreekt of niet wordt uitgevoerd, reageert de DS18B20 niet.

Vanwege de uitzonderlijke precisie wordt de sensor vaak gebruikt in wetenschappelijke onderzoeksexperimenten, met name die welke precieze temperatuurmetingen noodzakelijk maken.

De DS18B20 -sensor speelt een sleutelrol in de logistiek van koude keten.Het wordt gebruikt om de temperatuur van goederen tijdens het transportproces te controleren, waardoor de kwaliteit en veiligheid van temperatuurgevoelige goederen wordt gewaarborgd.

Bij het bewaken van de temperatuur in het productieproces kan de sensor bedrijven helpen de status van de apparatuur in realtime bij te houden om ervoor te zorgen dat de apparatuur en processen zich op de juiste temperatuuromstandigheden bevinden, wat op zijn beurt de productie -efficiëntie en kwaliteit verbetert.

In elektronische apparatuur kunnen DS18B20 -sensoren worden gebruikt om de temperatuur van individuele componenten te controleren, waardoor temperatuurafwijkingen tijdig worden gedetecteerd, waardoor problemen zoals schade als apparatuur en gegevensverlies als gevolg van hoge temperaturen worden vermeden.

Deze sensor is ontworpen voor ingebedde systemen en IoT -apparaten en vergemakkelijkt temperatuurbewaking op afstand en gegevensverzameling door verbinding te maken met apparaten zoals microcontrollers of Raspberry Pi.

Bovendien wordt de sensor vaak gebruikt om temperatuurregelsystemen, zoals thermostaten, kasregelsystemen, airconditioningsystemen, enzovoort te realiseren.Door DS18B20 -sensoren te gebruiken, kunnen deze systemen een precieze temperatuurregeling bieden zoals vereist om de juiste werking van het systeem te garanderen.

De DS18B20 is een kleine temperatuursensor met een ingebouwde 12bit ADC.Het kan eenvoudig worden aangesloten op een digitale invoer van Arduino.De sensor communiceert over een eenmalige bus en vereist weinig extra componenten.

De kernfunctionaliteit van de DS18B20 is de direct-tot-digitale temperatuursensor.

A DS18B20 is fabriek gekalibreerd om de juiste temperatuur uit te voeren.Een LM35 is fabriek gekalibreerd voor spanning (niet temperatuur) en de Arduino moet dit omzetten in temperatuur.

De digitale thermische sensor van DS18B20 is vrij nauwkeurig en vereist geen externe componenten om te werken.Het kan de temperaturen meten van -55 ° C tot +125 ° C met een meetnauwkeurigheid van ± 0,5 ° C.