Понимание датчика цифрового температуры DS18B20: структура, функции и приложения
2024-08-16 2591

DS18B20 это обычно используемый цифровой датчик температуры.Он выводит цифровой сигнал и имеет характеристики небольшого размера, низкие аппаратные накладные расходы, сильные противоположные способности и высокую точность.В этой статье мы представим датчик DS18B20 один за другим из аспектов структуры, характеристик, принципа работы, расположения штифтов и т. Д.

Каталог

Что такое DS18B20?

DS18B20 является первым датчиком температуры, созданным Dallas Semiconductor в Соединенных Штатах, для поддержки интерфейса «одиночной шины».Он обладает низким энергопотреблением, сильной противоположной способностью, простым в соответствии с преимуществами процессора, температура может быть непосредственно преобразована в цифровой сигнал через линию.DS18B20 с использованием 1-проводной связи, которая является лишь линией данных (и землей) и микроконтроллером.Датчик имеет диапазон обнаружения температуры от -55 ° C до 125 ° C, а также имеет точность +-0,5 ° C, когда диапазон температуры превышает от -10 ° C до 85 ° C.Кроме того, DS18B20 может работать непосредственно из линии данных, не требуя внешнего источника питания.

В отличие от обычных термисторов, он использует технологию отдельных шин для эффективного минимизации внешних помех и повышения точности измерения.В то же время он может непосредственно преобразовать измеренную температуру в последовательные цифровые сигналы для обработки микрокомпьютера, что позволяет простой пропуск данных и обработку с помощью простого интерфейса.

Замена и эквиваленты

• DS18B20+

• DS18B20+T & R

• DS1821C+

Внутренняя структура DS18B20

Датчик в основном состоит из 4 раза, которые представляют собой 64-битный ПЗУ, датчик температуры, нелетую температурную тревогу TM и регистр конфигурации.64-битный серийный номер в RO сфотографирован, прежде чем покинуть фабрику.Его можно рассматривать как серийный номер адреса DS18E20.64-битное серийное число каждого DS18E20 отличается.Проверка циклической проверки избыточности (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ​​~ 4+1) 64-битного ПЗУ.Функция ПЗУ состоит в том, чтобы сделать каждый DS18B20 отличаться, чтобы несколько DS18B20S можно было подключить к одной шине.

Особенности датчика DS18B20

• Однопроводная передача: DS18B20 использует протокол передачи с одной проволокой (1 провода) для связи.Этот протокол позволяет DS18B20 общаться только с одним кабелем данных для передачи данных и источника питания.

• Большой диапазон: датчик может измерять в диапазоне температуры от -55 ° C до 125 ° C, что делает его подходящим для широкого диапазона потребностей мониторинга температуры.

• Многоточечное измерение: с 1-проводной шиной мы можем подключить несколько датчиков DS18B20 для измерения многоточечной температуры.

• Уникальный аппаратный адрес: каждый датчик DS18B20 имеет уникальный 64-разрядный аппаратный адрес, который автоматически назначается производителем во время производственного процесса.Этот 64-битный аппаратный адрес связан с номером модели датчика, датой производства и серийным номером, поэтому каждый датчик имеет свою уникальную идентичность.С помощью этого 64-разрядного аппаратного адреса датчик может быть индивидуально идентифицирован и общена.

• Цифровой выход: DS18B20 выводит значения цифровой температуры, которые могут быть непосредственно интегрированы с цифровыми системами без необходимости преобразования аналогового сигнала.

• Высокая точность: датчик DS18B20 обладает способностью измерять температуры с максимальной точностью ± 0,5 ° C, что делает его подходящим для сценариев применения, которые требуют высокой точности.

• Низкое энергопотребление: датчик работает из диапазона напряжений питания от 3 В до 5,5 В. Его низкое энергопотребление делает его идеальным для сценариев, которые требуют непрерывного мониторинга температуры в течение длительных периодов времени.Потребляемое энергопотребление этого датчика настолько низкое, что он может работать в течение длительных периодов времени без какого -либо деградации в производительности.

Как работает DS18B20?

Принцип срока чтения и письма и температуры DS18B20 совпадает с тем, что у DS1820, но количество цифр полученного температурного значения отличается из -за различных разрешений.По сравнению с DS1820 время задержки преобразования температуры DS18B20 сокращается с 2 секунд до 750 миллисекунд.Скорость колебаний температурного коэффициента кристаллического генератора значительно изменяется с изменениями температуры, а генерируемый сигнал используется в качестве импульсного входа счетчика 2. Счетчик 1, а реестр температуры задается базовым значением, соответствующим -55 ° C.Счетчик 1 подсчитывает импульсный сигнал, генерируемый низкотемпературным коэффициентом кристаллического генератора.Когда заданное значение счетчика 1 уменьшается до 0, значение регистра температуры увеличится на 1, предустановленное значение счетчика 1 будет перезагружено, а счетчик 1 будет перезагружать подсчет импульсных сигналов, генерируемых низкотемпературным коэффициентом кристаллического генератора.Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока счетчик 2 не будет рассчитан на 0, после чего остановится накопление значения регистра температуры.Наконец, значением в регистре температуры является измеренная температура.

Символ, след и конфигурация PIN DS18B20

Снимки выше - это символ, след и конфигурация PIN DS18B20.

Принцип вождения DS18B20

Процесс вождения DS18B20 в основном опирается на 1-проводную автобусную систему.Эта автобусная система позволяет мастеру автобусы управлять одним или несколькими подчиненными устройствами.В этом случае наш MCU действует как мастер, а DS18B20 всегда действует как раб.В 1-проводной системе шины все команды и данные отправляются в соответствии с принципом бита низкого порядка.

1-проводные шины Systems использует только одну линию данных и требует внешнего резистора подтягивания приблизительно 5 кОм.Следовательно, в неиспользованном состоянии уровень на линии данных высокий.Каждое устройство (мастер или рабов) подключено к линии данных через контакт с открытым дренажным или 3-государственным штифтом.Эта конструкция позволяет каждому устройству «освободить» линию данных, чтобы, когда одно устройство не передает данные, другие устройства могли эффективно использовать линию данных.Интерфейс 1-проводной шины (контакт DQ) DS18B20 состоит из схемы с открытым дрэном его внутренней цепи.Его аппаратная конфигурация показана на рисунке ниже:

Есть три основных шага для реализации драйвера DS18B20:

Шаг первый: инициализировать DS18B20;

Шаг второй: Команда ROM (затем любой запрос обмена данными);

Шаг третий: команда функций DS18B20 (за которым следует любой запрос на обмен данными);

Каждый доступ к DS18B20 должен выполнять эти шаги.Если какой -либо из этих шагов отсутствует или не выполняется, DS18B20 не будет отвечать.

Где используется датчик DS18B20?

• Эксперименты по научным исследованиям: из -за его исключительной точности датчик часто используется в экспериментах по научным исследованиям, особенно тем, что требуют точных измерений температуры.

• Логистика холодной цепи: датчик DS18B20 играет ключевую роль в логистике холодной цепи.Он используется для мониторинга температуры товаров на протяжении всего процесса транспорта, обеспечивая качество и безопасность чувствительных к температуре товаров.

• Промышленная автоматизация: при мониторинге температуры в производственном процессе датчик может помочь компаниям отслеживать статус работы оборудования в режиме реального времени, чтобы гарантировать, что оборудование и процессы находятся в соответствующих условиях температуры, что, в свою очередь, повышает эффективность производства и качествоПолем

• Мониторинг температуры электронного оборудования: в электронном оборудовании датчики DS18B20 могут использоваться для мониторинга температуры отдельных компонентов, своевременно обнаруживая температурные аномалии, что позволяет избежать таких проблем, как повреждение оборудования и потеря данных из -за высоких температур.

• Приложения Internet of Things (IoT): предназначенный для встроенных систем и устройств IoT, этот датчик облегчает удаленный мониторинг температуры и сбор данных, подключаясь к таким устройствам, как микроконтроллеры или Raspberry Pi.

• Системы управления температурой: в дополнение к этому датчик обычно используется для реализации систем контроля температуры, таких как термостаты, системы управления теплицей, системы кондиционирования воздуха и так далее.Используя датчики DS18B20, эти системы могут обеспечить точный контроль температуры по мере необходимости для обеспечения правильной работы системы.