Končni vodnik za digitalni temperaturni senzor DS18B20
2024-04-19 4006

DS18B20 je pogosto uporabljen digitalni temperaturni senzor.Izvaja digitalni signal in ima značilnosti majhne velikosti, nizke strojne opreme, močne sposobnosti proti medsebojnosti in veliko natančnost.V tem članku bomo predstavili senzor DS18B20 enega za drugim iz vidikov strukture, značilnosti, načela delovnega dela, ureditve PIN itd.

DS18B20 je prvi temperaturni senzor, ki ga proizvede Dallas Semiconductor v ZDA za podporo vmesniku "en sam avtobus".Ima nizko porabo energije, močno sposobnost proti medsebojnosti, enostavna za prednosti procesorja, temperaturo se lahko neposredno pretvori v digitalni signal skozi črto.DS18B20 z uporabo 1-žične komunikacije, ki je samo podatkovna linija (in ozemljitev) in komunikacija z mikrokontrolerjem.Senzor ima območje zaznavanja temperature od -55 ° C do 125 ° C in ima tudi natančnost +-0,5 ° C, ko temperaturno območje poleg tega presega -10 ° C do 85 ° C.Poleg tega lahko DS18B20 napajate neposredno iz podatkovne vrstice, ne da bi potrebovali zunanji napajanje.

Za razliko od običajnih termistorjev uporablja tehnologijo z enim avtobusom za učinkovito zmanjšanje zunanjih motenj in izboljšanje natančnosti meritev.Hkrati lahko neposredno pretvori izmerjeno temperaturo v serijske digitalne signale za obdelavo mikroračunalnikov, zaradi česar je prenos podatkov in obdelavo preprost prek preprostega vmesnika.

- DS18B20+

- DS18B20+T & R

- DS1821C+

Senzor je sestavljen predvsem iz 4-krat, ki so 64-bitni ROM, temperaturni senzor, nehlapni temperaturni alarm, ki sprožijo TM in register konfiguracije.64-bitna serijska številka v RO se pred odhodom iz tovarnike fotografira.Lahko ga obravnavamo kot naslovno serijsko številko DS18E20.64-bitna serijska številka vsakega DS18E20 je drugačna.Cyclic Check Code (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) 64-bitnega ROM-a.Funkcija ROM -a je, da se vsak DS18B20 razlikuje, tako da je mogoče več DS18B20 povezati z enim avtobusom.

DS18B20 za komunikacijo uporablja enkratni protokol prenosa (1-žico).Ta protokol omogoča DS18B20, da komunicira z samo enim podatkovnim kablom za prenos podatkov in napajanje.

Senzor lahko meri v temperaturnem območju od -55 ° C do 125 ° C, zaradi česar je primeren za široko paleto potreb za spremljanje temperature.

Z 1-žilnim vodilom lahko za merjenje temperature več točk priključimo več senzorjev DS18B20.

Vsak senzor DS18B20 ima edinstven 64-bitni naslov strojne opreme, ki ga proizvajalec samodejno dodeli med proizvodnim postopkom.Ta 64-bitni naslov strojne opreme je povezan s številko modela senzorja, datumom izdelave in serijsko številko, tako da ima vsak senzor svojo edinstveno identiteto.S tem 64-bitnim naslovom strojne opreme lahko senzor individualno prepoznamo in komuniciramo.

DS18B20 oddaja digitalne temperaturne vrednosti, ki jih je mogoče neposredno integrirati z digitalnimi sistemi, brez potrebe po analognem pretvorbi signala.

Senzor DS18B20 ima možnost meriti temperature z največjo natančnostjo ± 0,5 ° C, zaradi česar je primeren za scenarije uporabe, ki zahtevajo visoko natančnost.

Senzor deluje iz območja napajalne napetosti od 3 V do 5,5 V. Njegova nizka poraba energije je idealna za scenarije, ki potrebujejo neprekinjeno spremljanje temperature v daljšem časovnem obdobju.Poraba energije tega senzorja je tako nizka, da lahko deluje dlje časa, ne da bi pri tem zmogljivosti delovala.

Načelo branja in pisanja in merjenja temperature DS18B20 je enako kot pri DS1820, vendar je število številk dobljene temperaturne vrednosti različno zaradi različnih ločljivosti.V primerjavi z DS1820 se čas zamude temperature pretvorbe DS18B20 skrajša z 2 sekunde na 750 milisekund.Hitrost nihanja temperaturnega koeficienta kristalnega oscilatorja se s spremembami temperature znatno spremeni, ustvarjeni signal pa se uporablja kot impulzni vhod števca 2. števec 1 in temperaturni register sta vnaprej v osnovno vrednost, ki ustreza -55 ° C.Števec 1 odšteje impulzni signal, ki ga ustvari nizkocenovni koeficient kristalni oscilator.Ko se prednastavljena vrednost števca 1 zmanjša na 0, se bo vrednost registra temperature povečala za 1, se bo ponovno naložila prednastavljena vrednost števca 1, števec 1 pa bo ponovno zagnal štetje impulznih signalov, ustvarjenih s kristalnim oscilatorjem s koeficientom nizkega temperaturnega koeficienta.Ta postopek se bo nadaljeval, dokler se števec 2 ne šteje do 0, na kateri točko se bo ustavilo kopičenje vrednosti temperature registra.Končno je vrednost v registru temperature izmerjena temperatura.

Zgornje slike so simbol, odtis in konfiguracija DS18B20.

Postopek vožnje DS18B20 se v glavnem opira na 1-žični avtobusni sistem.Ta avtobusni sistem omogoča, da en glavni vodnik nadzira eno ali več suženjskih naprav.V tem primeru naš MCU deluje kot mojster, DS18B20 pa vedno deluje kot suženj.V sistemu 1-žičnega avtobusa se vsi ukazi in podatki pošljejo v skladu z načelom bitja z nizkim redom.

1-žični vodni sistemi uporabljajo samo eno podatkovno linijo in potrebujejo zunanji vlečni upor približno 5KΩ.Zato je v neuporabljenem stanju raven na podatkovni liniji visoka.Vsaka naprava (ne glede na to, ali je glavna ali podrejena) je povezana s podatkovno linijo prek odprtega odtoka ali 3-državnega zatiča.Ta zasnova omogoča vsaki napravi, da "sprosti" podatkovno vrstico, tako da lahko druge naprave, ko ena naprava ne prenaša podatkov, učinkovito uporabi podatkovno vrstico.1-žični vodni vmesnik (DQ PIN) DS18B20 je sestavljen iz odprtega odtoka njegovega notranjega vezja.Njegova konfiguracija strojne opreme je prikazana na spodnji sliki:

Obstajajo trije glavni koraki za izvajanje gonilnika DS18B20:

Prvi korak: inicializirajte DS18B20;

Drugi korak: ukaz ROM (sledi vsaka zahteva za izmenjavo podatkov);

Tretji korak: funkcijski ukaz DS18B20 (sledi vsaka zahteva za izmenjavo podatkov);

Vsak dostop do DS18B20 mora slediti tem korakom.Če kateri od teh korakov manjka ali ne izvede, DS18B20 ne bo odgovoril.

Zaradi svoje izjemne natančnosti se senzor pogosto uporablja v eksperimentih z znanstvenimi raziskavami, zlasti tistih, ki zahtevajo natančne meritve temperature.

Senzor DS18B20 ima ključno vlogo pri logistiki hladne verige.Uporablja se za spremljanje temperature blaga v celotnem postopku prevoza, s čimer zagotavlja kakovost in varnost temperaturno občutljivega blaga.

Pri spremljanju temperature v proizvodnem procesu lahko senzor pomaga podjetjem, da v realnem času spremljajo stanje delovanja opreme, da se zagotovi, da so oprema in procesi v ustreznih temperaturnih pogojih, kar posledično izboljša učinkovitost in kakovost proizvodnje.

V elektronski opremi se lahko senzorji DS18B20 uporabijo za spremljanje temperature posameznih komponent, pravočasno odkrivanje temperaturnih anomalij in se izognemo težavam, kot so poškodbe opreme in izguba podatkov zaradi visokih temperatur.

Ta senzor, zasnovan za vdelane sisteme in IoT naprave, olajša nadzor nad daljinskim temperaturo in zbiranje podatkov s povezovanjem na naprave, kot so mikrokontrolerji ali Raspberry Pi.

Poleg tega se senzor običajno uporablja za uresničitev sistemov za nadzor temperature, kot so termostati, sistemi za nadzor toplogrednih plinov, klimatske naprave in tako naprej.Z uporabo senzorjev DS18B20 lahko ti sistemi zagotavljajo natančen nadzor temperature, kot je potrebno za pravilno delovanje sistema.

DS18B20 je majhen temperaturni senzor z vgrajenim 12 -bitnim ADC.Lahko ga je enostavno povezati z digitalnim vhodom Arduino.Senzor komunicira nad enim žičnim avtobusom in zahteva malo na poti dodatnih komponent.

Jedro funkcionalnosti DS18B20 je njegov senzor za neposredno digitalno temperaturo.

DS18B20 je tovarniško umerjeno, da oddaja pravo temperaturo.LM35 je tovarniško kalibriran za napetost (ne temperature), Arduino pa mora to pretvoriti v temperaturo.

Digitalni toplotni senzor DS18B20 je precej natančen in za delovanje ne potrebuje nobenih zunanjih komponent.Izmeri lahko temperature od -55 ° C do +125 ° C z natančnostjo merjenja ± 0,5 ° C.