Lopullinen opas DS18B20 -digitaalilämpötila -anturille
2024-04-19 3979

DS18B20 on yleisesti käytetty digitaalinen lämpötila -anturi.Se tuottaa digitaalisen signaalin ja sillä on pienikokoiset, pienet laitteistot, vahvat interferenssin vastaiset kyvyn ja korkean tarkkuuden.Tässä artikkelissa esittelemme DS18B20 -anturin yksi kerrallaan rakenteen, ominaisuuksien, työperiaatteen, PIN -järjestelmän jne.

DS18B20 on ensimmäinen Lämpötila -anturi, jonka Dallas Semiconductor on tuottanut Yhdysvalloissa "yhden bussin" rajapinnan tukemiseksi.Sillä on pieni virrankulutus, vahva interferenssien vastainen kyky, prosessorin etuja helppo sovittaa, lämpötila voidaan muuntaa suoraan digitaaliseksi signaaliksi linjan kautta.DS18B20 käyttämällä 1-johdin viestintää, joka on vain tietolinja (ja maa) ja mikrokontrollerikommunikaatio.Anturin lämpötilan havaitsemisalue on -55 ° C -125 ° C ja sen tarkkuus on myös +-0,5 ° C, kun lämpötila -alue ylittää -10 ° C -85 ° C lisäksi.Lisäksi DS18B20 voidaan virrata suoraan tietolinjasta ilman, että ulkoista virtalähdettä.

Toisin kuin tavanomaiset termistorit, siinä käytetään yhden väylän tekniikkaa ulkoisten häiriöiden minimoimiseksi ja mittaustarkkuuden parantamiseksi.Samanaikaisesti se voi muuntaa mitatun lämpötilan suoraan sarjan digitaalisiksi signaaleiksi mikrotietokoneiden prosessoinnissa, tekemällä tiedonsiirron ja prosessoinnin yksinkertaisen yksinkertaisen rajapinnan kautta.

- DS18B20+

- DS18B20+T&R

- DS1821C+

Anturi koostuu pääasiassa 4 kertaa, jotka ovat 64-bittinen ROM, lämpötila-anturi, haihtumattomat lämpötilan hälytysliikenteen TM ja konfigurointirekisteri.RO: n 64-bittinen sarjanumero on valokuva-kaiverrettu ennen tehtaan poistumista.Sitä voidaan pitää DS18E20: n osoitteen sarjanumerona.Kunkin DS18E20: n 64-bittinen sarjanumero on erilainen.64-bittisen ROM: n syklinen redundanssin tarkistuskoodi (crc = k ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1).ROM: n tehtävänä on tehdä jokaisesta DS18B20: sta erilaiseksi, jotta useita DS18B20 -laitteita voidaan kytkeä yhteen väylään.

DS18B20 käyttää yhden johdon siirtoprotokollaa (1-johdin) viestintää varten.Tämän protokollan avulla DS18B20 voi kommunikoida vain yhden datakaapelin kanssa tiedonsiirtoa ja virtalähdettä varten.

Anturi voi mitata lämpötila -alueella -55 ° C -125 ° C, joten se sopii laajalle alueen lämpötilan seurantatarpeisiin.

Yhden johtimisen väylän avulla voimme kytkeä useita DS18B20-antureita monipisteen lämpötilan mittaamiseksi.

Jokaisella DS18B20-anturilla on ainutlaatuinen 64-bittinen laitteistoosoite, jonka valmistaja määrittelee automaattisesti tuotantoprosessin aikana.Tämä 64-bittinen laitteistoosoite liittyy anturin mallinumeroon, tuotantopäivään ja sarjanumeroon, joten jokaisella anturilla on oma yksilöllinen identiteetti.Tällä 64-bittisellä laitteistoosoitteella anturi voidaan tunnistaa erikseen ja kommunikoida.

DS18B20 lähetti digitaaliset lämpötilat, jotka voidaan integroida suoraan digitaalisiin järjestelmiin ilman analogisen signaalin muuntamisen tarvetta.

DS18B20 -anturilla on kyky mitata lämpötilat, joiden tarkkuudella on ± 0,5 ° C, joten se sopii sovellusskenaarioihin, jotka vaativat suurta tarkkuutta.

Anturi toimii syöttöjännitealueelta 3 V - 5,5 V. Sen alhainen virrankulutus tekee siitä ihanteellisen skenaarioihin, jotka vaativat jatkuvaa lämpötilan seurantaa pitkän ajanjakson ajan.Tämän anturin virrankulutus on niin pieni, että se voi toimia pitkään aikaan ilman, että suorituskyky on heikentynyt.

DS18B20: n lukemisen ja kirjoittamisen ajoitus- ja lämpötilan mittausperiaate ovat samat kuin DS1820: n, mutta saadun lämpötila -arvon numeroiden lukumäärä on erilainen eri resoluutioista.Verrattuna DS1820: een, DS18B20: n lämpötilan muuntamisviiveaika lyhennetään 2 sekunnista 750 millisekuntiin.Lämpötilakertoimen kideoskillaattorin värähtelyaste muuttuu merkittävästi lämpötilan muutosten myötä, ja generoitua signaalia käytetään laskurin 2 pulssitulona. Laskuri 1 ja lämpötilarekisteri estetään emäarvoon, joka vastaa -55 ° C.Counter 1 laskee alhaisen lämpötilan kertoimen kidoskillaattorin tuottaman pulssisignaalin.Kun laskurin 1 esiasetettu arvo laskee arvoon 0, lämpötilarekisterin arvo kasvaa 1: llä, laskurin 1 esiasetettu arvo ladataan uudelleen ja laskuri 1 käynnistää uudelleen matalan lämpötilan kertoimen kideskillaattorin tuottamat pulssisignaalit.Tämä prosessi jatkuu, kunnes laskuri 2 lasketaan arvoon 0, jolloin lämpötilarekisterin arvon kertyminen loppuu.Lopuksi lämpötilarekisterin arvo on mitattu lämpötila.

Yllä olevat kuvat ovat DS18B20: n symboli, jalanjälki ja nastakokoonpano.

DS18B20: n ajoprosessi riippuu pääasiassa 1-johdin linja-autojärjestelmästä.Tämä väyläjärjestelmä antaa yhden väylän päällikön hallita yhtä tai useampaa orjalaitetta.Tässä tapauksessa MCU toimii mestarina ja DS18B20 toimii aina orjana.Yhden johtimisen väyläjärjestelmässä kaikki komennot ja tiedot lähetetään ensin matalan asteen bitin periaatteen mukaisesti.

1-johdin väyläjärjestelmät käyttävät vain yhtä tietolinjaa ja vaativat noin 5 kΩ: n ulkoisen vetovastuksen.Siksi käyttämättömässä tilassa tietolinjan taso on korkea.Jokainen laite (onko päällikkö tai orja) kytketty tietolinjaan avoimen tai 3-tilan portin PIN-koodin läpi.Tämän mallin avulla jokainen laite voi "vapauttaa" datalinjan siten, että kun yksi laite ei lähetä tietoja, muut laitteet voivat tehokkaasti käyttää tietolinjaa.DS18B20: n 1-johdin väylän rajapinta (DQ-nasta) koostuu sen sisäpiirin avoimesta piiristä.Sen laitteistokokoonpano on esitetty alla olevassa kuvassa:

DS18B20 -ohjaimen toteuttamiseksi on kolme päävaihetta:

Vaihe yksi: Alusta DS18B20;

Vaihe toinen: ROM -komento (seuraa mikä tahansa tiedonvaihtopyyntö);

Vaihe kolme: DS18B20 Function -komento (seuraa mikä tahansa tiedonvaihtopyyntö);

Jokaisen pääsyn DS18B20: een on noudatettava näitä vaiheita.Jos jokin näistä vaiheista puuttuu tai ei suoriteta, DS18B20 ei vastaa.

Poikkeuksellisen tarkkuuden vuoksi anturia käytetään usein tieteellisissä tutkimuskokeissa, etenkin ne, jotka edellyttävät tarkkoja lämpötilan mittauksia.

DS18B20 -anturilla on avainrooli kylmäketjun logistiikassa.Sitä käytetään tavaroiden lämpötilan seuraamiseen koko kuljetusprosessin ajan varmistamalla lämpötilaherkät tavaroiden laatu ja turvallisuus.

Valitettaessa tuotantoprosessin lämpötilaa, anturi voi auttaa yrityksiä seuraamaan laitteiden toiminnan tilaa reaaliajassa varmistaakseen, että laitteet ja prosessit ovat oikeissa lämpötilaolosuhteissa, mikä puolestaan parantaa tuotannon tehokkuutta ja laatua.

Elektronisissa laitteissa DS18B20 -antureita voidaan käyttää yksittäisten komponenttien lämpötilan seuraamiseen, havaitsemalla lämpötilan poikkeavuudet ajoissa, välttäen siten ongelmia, kuten laitteiden vaurioita ja tietojen menetystä korkeiden lämpötilojen vuoksi.

Suunniteltu sulautetuille järjestelmille ja IoT -laitteille, tämä anturi helpottaa etälämpötilan seurantaa ja tiedonkeruua yhdistämällä laitteisiin, kuten mikrokontrollerit tai Raspberry Pi.

Tämän lisäksi anturia käytetään yleisesti lämpötilanhallintajärjestelmien, kuten termostaattien, kasvihuonekäyttöjärjestelmien, ilmastointijärjestelmien ja niin edelleen, toteuttamiseen.Käyttämällä DS18B20 -antureita, nämä järjestelmät voivat tarjota tarkan lämpötilanhallinnan tarvittaessa järjestelmän asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi.

DS18B20 on pieni lämpötila -anturi, jossa on rakennettu 12 -bittinen ADC.Se voidaan helposti kytkeä Arduino -digitaaliseen tuloon.Anturi kommunikoi yhden johtimisen väylän yli ja vaatii vain vähän lisäkomponenttien tiellä.

DS18B20: n ydintoiminnallisuus on sen suoraan digitaalilämpötila-anturi.

DS18B20 on kalibroitu tehtaalla oikean lämpötilan tuottamiseksi.LM35 on kalibroitu tehtaalla jännitteelle (ei lämpötila), ja Arduinon on muunnettava tämä lämpötilaan.

DS18B20 -digitaalinen lämpöanturi on melko tarkka eikä vaadi ulkoisia komponentteja toimimaan.Se voi mitata lämpötilat -55 ° C: sta +125 ° C: seen mittaustarkkuudella ± 0,5 ° C.