Hướng dẫn cuối cùng cho cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số DS18B20
2024-04-19 3984

DS18B20 là một cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số thường được sử dụng.Nó tạo ra một tín hiệu số và có các đặc điểm của kích thước nhỏ, chi phí phần cứng thấp, khả năng chống giao thoa mạnh và độ chính xác cao.Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu từng cảm biến DS18B20 từng một từ các khía cạnh của cấu trúc, đặc điểm, nguyên tắc làm việc, sắp xếp pin, v.v.

DS18B20 là cảm biến nhiệt độ đầu tiên được sản xuất bởi bộ bán dẫn Dallas ở Hoa Kỳ để hỗ trợ giao diện "đơn xe buýt".Nó có mức tiêu thụ năng lượng thấp, khả năng chống giao thoa mạnh, dễ dàng phù hợp với các lợi thế của bộ xử lý, nhiệt độ có thể được chuyển đổi trực tiếp thành tín hiệu kỹ thuật số thông qua dòng.DS18B20 bằng cách sử dụng giao tiếp 1 dây chỉ là một dòng dữ liệu (và mặt đất) và giao tiếp vi điều khiển.Cảm biến có phạm vi phát hiện nhiệt độ -55 ° C đến 125 ° C và cũng có độ chính xác +-0,5 ° C khi phạm vi nhiệt độ vượt quá -10 ° C đến 85 ° C ngoài ra.Ngoài ra, DS18B20 có thể được cung cấp trực tiếp từ dòng dữ liệu mà không cần nguồn cung cấp năng lượng bên ngoài.

Không giống như các nhiệt điện nhiệt thông thường, nó sử dụng công nghệ xe buýt đơn để giảm thiểu hiệu quả giao thoa bên ngoài và cải thiện độ chính xác đo lường.Đồng thời, nó có thể chuyển đổi trực tiếp nhiệt độ đo thành tín hiệu kỹ thuật số nối tiếp để xử lý máy vi tính, làm cho việc truyền dữ liệu và xử lý đơn giản thông qua giao diện đơn giản.

- DS18B20+

- DS18B20+T & R

- DS1821C+

Cảm biến chủ yếu bao gồm 4 lần, đó là ROM 64 bit, cảm biến nhiệt độ, kích hoạt báo động nhiệt độ không bay hơi TM và thanh ghi cấu hình.Số sê-ri 64 bit trong RO được khắc hình ảnh trước khi rời khỏi nhà máy.Nó có thể được coi là số sê -ri địa chỉ của DS18E20.Số sê-ri 64 bit của mỗi DS18E20 là khác nhau.Mã kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC = K ~ 8+X ~ 5+X ~ 4+1) của ROM 64 bit.Chức năng của ROM là làm cho mỗi DS18B20 khác nhau, do đó có thể kết nối nhiều DS18B20 với một bus.

DS18B20 sử dụng giao thức truyền một dây đơn (1 dây) để giao tiếp.Giao thức này cho phép DS18B20 giao tiếp chỉ với một cáp dữ liệu để truyền dữ liệu và cung cấp điện.

Cảm biến có thể đo trong phạm vi nhiệt độ -55 ° C đến 125 ° C, làm cho nó phù hợp với một loạt các nhu cầu giám sát nhiệt độ.

Với bus 1 dây, chúng tôi có thể kết nối nhiều cảm biến DS18B20 để đo nhiệt độ đa điểm.

Mỗi cảm biến DS18B20 có địa chỉ phần cứng 64 bit duy nhất, được nhà sản xuất tự động chỉ định trong quá trình sản xuất.Địa chỉ phần cứng 64 bit này được liên kết với số mô hình, ngày sản xuất và số sê-ri của cảm biến, do đó, mỗi cảm biến có bản sắc riêng.Với địa chỉ phần cứng 64 bit này, cảm biến có thể được xác định và giao tiếp riêng lẻ.

DS18B20 đầu ra các giá trị nhiệt độ kỹ thuật số, có thể được tích hợp trực tiếp với các hệ thống kỹ thuật số mà không cần chuyển đổi tín hiệu tương tự.

Cảm biến DS18B20 có khả năng đo nhiệt độ với độ chính xác tối đa là ± 0,5 ° C, làm cho nó phù hợp cho các kịch bản ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao.

Cảm biến hoạt động từ phạm vi điện áp cung cấp từ 3 V đến 5,5 V. mức tiêu thụ năng lượng thấp của nó làm cho nó lý tưởng cho các kịch bản yêu cầu giám sát nhiệt độ liên tục trong thời gian dài.Việc tiêu thụ năng lượng của cảm biến này thấp đến mức nó có thể hoạt động trong thời gian dài mà không bị suy giảm hiệu suất.

Thời gian đọc và viết nguyên tắc đo nhiệt độ và nhiệt độ của DS18B20 giống như của DS1820, nhưng số chữ số của giá trị nhiệt độ thu được là khác nhau do các độ phân giải khác nhau.So với DS1820, thời gian trễ chuyển đổi nhiệt độ của DS18B20 được rút ngắn từ 2 giây xuống còn 750 mili giây.Tốc độ dao động của bộ dao động tinh thể hệ số nhiệt độ thay đổi đáng kể khi thay đổi nhiệt độ và tín hiệu được tạo ra được sử dụng làm đầu vào xung của bộ đếm 2. Bộ đếm 1 và thanh ghi nhiệt độ được đặt trước với giá trị cơ sở tương ứng với -55 ° C.Bộ đếm 1 đếm xuống tín hiệu xung được tạo ra bởi bộ dao động tinh thể hệ số nhiệt độ thấp.Khi giá trị đặt trước của bộ đếm 1 giảm xuống 0, giá trị của thanh ghi nhiệt độ sẽ tăng thêm 1, giá trị đặt trước của bộ đếm 1 sẽ được tải lại và bộ đếm 1 sẽ khởi động lại đếm tín hiệu xung được tạo bởi bộ tạo dao động tinh thể hệ số nhiệt độ thấp.Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi bộ đếm 2 được tính là 0, tại thời điểm đó, việc tích lũy giá trị thanh ghi nhiệt độ sẽ dừng lại.Cuối cùng, giá trị trong thanh ghi nhiệt độ là nhiệt độ đo được.

Các hình ảnh trên là biểu tượng, dấu chân và cấu hình pin của DS18B20.

Quá trình lái xe của DS18B20 chủ yếu dựa vào hệ thống xe buýt 1 dây.Hệ thống xe buýt này cho phép một bậc thầy xe buýt điều khiển một hoặc nhiều thiết bị nô lệ.Trong trường hợp này, MCU của chúng tôi đóng vai trò là Master và DS18B20 luôn đóng vai trò là nô lệ.Trong hệ thống bus 1 dây, tất cả các lệnh và dữ liệu được gửi theo nguyên tắc bit bậc thấp trước tiên.

Hệ thống bus 1 dây chỉ sử dụng một đường dữ liệu và yêu cầu điện trở kéo ra bên ngoài khoảng 5kΩ.Do đó, ở trạng thái không sử dụng, mức độ trên dòng dữ liệu cao.Mỗi thiết bị (dù là Master hay Slave) được kết nối với dòng dữ liệu thông qua chân cổng mở hoặc 3 trạng thái.Thiết kế này cho phép mỗi thiết bị "giải phóng" dòng dữ liệu để khi một thiết bị không truyền dữ liệu, các thiết bị khác có thể sử dụng hiệu quả dòng dữ liệu.Giao diện bus 1 dây (PIN DQ) của DS18B20 bao gồm một mạch thoát nước mở của mạch bên trong của nó.Cấu hình phần cứng của nó được hiển thị trong hình dưới đây:

Có ba bước chính để thực hiện trình điều khiển DS18B20:

Bước một: Khởi tạo DS18B20;

Bước hai: Lệnh ROM (theo sau là bất kỳ yêu cầu trao đổi dữ liệu nào);

Bước ba: Lệnh chức năng DS18B20 (theo sau là bất kỳ yêu cầu trao đổi dữ liệu nào);

Mỗi quyền truy cập vào DS18B20 phải tuân theo các bước này.Nếu bất kỳ bước nào trong số này bị thiếu hoặc không được thực hiện, DS18B20 sẽ không phản hồi.

Do độ chính xác đặc biệt của nó, cảm biến thường được sử dụng trong các thí nghiệm nghiên cứu khoa học, đặc biệt là những điều cần thiết phải đo nhiệt độ chính xác.

Cảm biến DS18B20 đóng vai trò chính trong hậu cần chuỗi lạnh.Nó được sử dụng để theo dõi nhiệt độ của hàng hóa trong suốt quá trình vận chuyển, đảm bảo chất lượng và sự an toàn của hàng hóa nhạy cảm với nhiệt độ.

Khi giám sát nhiệt độ trong quá trình sản xuất, cảm biến có thể giúp các công ty theo dõi tình trạng hoạt động của thiết bị trong thời gian thực để đảm bảo rằng thiết bị và quy trình ở các điều kiện nhiệt độ thích hợp, từ đó cải thiện hiệu quả và chất lượng sản xuất.

Trong thiết bị điện tử, các cảm biến DS18B20 có thể được sử dụng để theo dõi nhiệt độ của các thành phần riêng lẻ, phát hiện dị thường nhiệt độ kịp thời, do đó tránh các vấn đề như hư hỏng thiết bị và mất dữ liệu do nhiệt độ cao.

Được thiết kế cho các hệ thống nhúng và các thiết bị IoT, cảm biến này tạo điều kiện cho việc giám sát nhiệt độ và thu thập dữ liệu từ xa bằng cách kết nối với các thiết bị như vi điều khiển hoặc Raspberry Pi.

Ngoài ra, cảm biến thường được sử dụng để hiện thực hóa các hệ thống điều khiển nhiệt độ, chẳng hạn như bộ điều nhiệt, hệ thống điều khiển nhà kính, hệ thống điều hòa không khí, v.v.Bằng cách sử dụng các cảm biến DS18B20, các hệ thống này có thể cung cấp kiểm soát nhiệt độ chính xác theo yêu cầu để đảm bảo hoạt động đúng của hệ thống.

DS18B20 là một cảm biến nhiệt độ nhỏ với ADC 12 bit tích hợp.Nó có thể dễ dàng kết nối với đầu vào kỹ thuật số Arduino.Cảm biến giao tiếp trên xe buýt một dây và yêu cầu rất ít trong cách các thành phần bổ sung.

Chức năng cốt lõi của DS18B20 là cảm biến nhiệt độ trực tiếp từ kỹ thuật số.

Một DS18B20 là nhà máy được hiệu chỉnh để xuất đúng nhiệt độ.Một LM35 được hiệu chỉnh cho điện áp (không phải nhiệt độ) và Arduino phải chuyển đổi điều này thành nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt kỹ thuật số DS18B20 khá chính xác và không yêu cầu bất kỳ thành phần bên ngoài nào hoạt động.Nó có thể đo nhiệt độ từ -55 ° C đến +125 ° C với độ chính xác đo là ± 0,5 ° C.