Panduan Utama untuk Sensor Suhu Digital DS18B20
2024-04-19 4019

DS18B20 adalah sensor suhu digital yang umum digunakan.Ini menghasilkan sinyal digital dan memiliki karakteristik ukuran kecil, overhead perangkat keras rendah, kemampuan anti-interferensi yang kuat dan presisi tinggi.Dalam artikel ini, kami akan memperkenalkan sensor DS18B20 satu per satu dari aspek struktur, karakteristik, prinsip kerja, pengaturan pin dll.

DS18B20 adalah sensor suhu pertama yang diproduksi oleh Dallas Semiconductor di Amerika Serikat untuk mendukung antarmuka "bus tunggal".Ini memiliki konsumsi daya yang rendah, kemampuan anti-interferensi yang kuat, mudah untuk mencocokkan keunggulan prosesor, suhu dapat secara langsung dikonversi menjadi sinyal digital melalui saluran.DS18B20 menggunakan komunikasi 1-kawat yang hanya merupakan jalur data (dan darat) dan komunikasi mikrokontroler.Sensor memiliki kisaran deteksi suhu -55 ° C hingga 125 ° C dan juga memiliki akurasi +-0,5 ° C ketika kisaran suhu melebihi -10 ° C hingga 85 ° C sebagai tambahan.Selain itu, DS18B20 dapat ditenagai langsung dari saluran data tanpa memerlukan catu daya eksternal.

Tidak seperti termistor konvensional, ia menggunakan teknologi bus tunggal untuk secara efektif meminimalkan gangguan eksternal dan meningkatkan akurasi pengukuran.Pada saat yang sama, ia dapat secara langsung mengubah suhu yang diukur menjadi sinyal digital serial untuk pemrosesan komputer mikro, membuat transmisi dan pemrosesan data menjadi sederhana melalui antarmuka yang sederhana.

- DS18B20+

- DS18B20+T&R

- DS1821C+

Sensor ini terutama terdiri dari 4 kali, yang merupakan ROM 64-bit, sensor suhu, alarm suhu non-volatile pemicu TM dan register konfigurasi.Nomor seri 64-bit di RO diukir foto sebelum meninggalkan pabrik.Ini dapat dianggap sebagai nomor serial alamat DS18E20.Jumlah seri 64-bit dari setiap DS18E20 berbeda.Kode pemeriksaan redundansi siklik (CRC = k ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) dari ROM 64-bit.Fungsi ROM adalah untuk membuat setiap DS18B20 berbeda, sehingga beberapa DS18B20 dapat dihubungkan ke satu bus.

DS18B20 menggunakan protokol transmisi kawat tunggal (1-kawat) untuk komunikasi.Protokol ini memungkinkan DS18B20 untuk berkomunikasi dengan hanya satu kabel data untuk transmisi data dan catu daya.

Sensor dapat mengukur kisaran suhu -55 ° C hingga 125 ° C, membuatnya cocok untuk berbagai kebutuhan pemantauan suhu.

Dengan bus 1-kawat, kita dapat menghubungkan beberapa sensor DS18B20 untuk pengukuran suhu multi-titik.

Setiap sensor DS18B20 memiliki alamat perangkat keras 64-bit yang unik, yang secara otomatis ditugaskan oleh pabrikan selama proses produksi.Alamat perangkat keras 64-bit ini dikaitkan dengan nomor model sensor, tanggal produksi dan nomor seri, sehingga setiap sensor memiliki identitas uniknya sendiri.Dengan alamat perangkat keras 64-bit ini, sensor dapat diidentifikasi dan dikomunikasikan secara individual.

DS18B20 mengeluarkan nilai suhu digital, yang dapat secara langsung diintegrasikan dengan sistem digital tanpa perlu konversi sinyal analog.

Sensor DS18B20 memiliki kemampuan untuk mengukur suhu dengan akurasi maksimum ± 0,5 ° C, sehingga cocok untuk skenario aplikasi yang membutuhkan akurasi tinggi.

Sensor beroperasi dari kisaran tegangan pasokan 3 V hingga 5,5 V. Konsumsi daya rendah membuatnya ideal untuk skenario yang memerlukan pemantauan suhu terus menerus dalam jangka waktu yang lama.Konsumsi daya sensor ini sangat rendah sehingga dapat bekerja untuk jangka waktu yang lama tanpa degradasi dalam kinerja.

Prinsip pengukuran waktu bacaan dan penulisan suhu DS18B20 sama dengan ds1820, tetapi jumlah angka dari nilai suhu yang diperoleh berbeda karena resolusi yang berbeda.Dibandingkan dengan DS1820, waktu tunda konversi suhu DS18B20 dipersingkat dari 2 detik menjadi 750 milidetik.Laju osilasi osilator koefisien suhu osilator berubah secara signifikan dengan perubahan suhu, dan sinyal yang dihasilkan digunakan sebagai input pulsa dari penghitung 2. penghitung 1 dan register suhu telah ditetapkan dengan nilai dasar yang sesuai dengan -55 ° C.Penghitung 1 menghitung sinyal pulsa yang dihasilkan oleh osilator kristal koefisien suhu rendah.Ketika nilai preset penghitung 1 berkurang menjadi 0, nilai register suhu akan meningkat sebesar 1, nilai preset counter 1 akan dimuat ulang, dan counter 1 akan memulai kembali menghitung sinyal pulsa yang dihasilkan oleh osilator kristal koefisien suhu rendah.Proses ini akan berlanjut hingga penghitung 2 dihitung ke 0, di mana akumulasi nilai register suhu akan berhenti.Akhirnya, nilai dalam register suhu adalah suhu yang diukur.

Gambar di atas adalah simbol, jejak, dan konfigurasi pin DS18B20.

Proses mengemudi DS18B20 terutama bergantung pada sistem bus 1-kawat.Sistem bus ini memungkinkan satu master bus untuk mengendalikan satu atau lebih perangkat budak.Dalam hal ini, MCU kami bertindak sebagai Guru dan DS18B20 selalu bertindak sebagai budak.Dalam sistem bus 1-kawat, semua perintah dan data dikirim sesuai dengan prinsip bit tingkat rendah terlebih dahulu.

Sistem bus 1-kawat hanya menggunakan satu garis data dan memerlukan resistor pull-up eksternal sekitar 5kΩ.Oleh karena itu, dalam keadaan yang tidak digunakan, level pada garis data tinggi.Setiap perangkat (apakah master atau slave) terhubung ke saluran data melalui pin gerbang terbuka atau 3-negara.Desain ini memungkinkan setiap perangkat untuk "membebaskan" garis data sehingga ketika satu perangkat tidak mengirimkan data, perangkat lain dapat secara efektif menggunakan saluran data.Antarmuka bus 1-kawat (pin DQ) dari DS18B20 terdiri dari sirkuit drain terbuka dari sirkuit internalnya.Konfigurasi perangkat kerasnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Ada tiga langkah utama untuk mengimplementasikan driver DS18B20:

Langkah Satu: Inisialisasi DS18B20;

Langkah Dua: Perintah ROM (diikuti oleh permintaan pertukaran data apa pun);

Langkah Tiga: Perintah Fungsi DS18B20 (diikuti oleh permintaan pertukaran data apa pun);

Setiap akses ke DS18B20 harus mengikuti langkah -langkah ini.Jika salah satu dari langkah -langkah ini hilang atau tidak dilakukan, DS18B20 tidak akan merespons.

Karena ketepatannya yang luar biasa, sensor ini sering digunakan dalam percobaan penelitian ilmiah, terutama yang memerlukan pengukuran suhu yang tepat.

Sensor DS18B20 memainkan peran kunci dalam logistik rantai dingin.Ini digunakan untuk memantau suhu barang selama proses transportasi, memastikan kualitas dan keamanan barang yang sensitif terhadap suhu.

Saat memantau suhu dalam proses produksi, sensor dapat membantu perusahaan melacak status operasi peralatan secara real time untuk memastikan bahwa peralatan dan proses berada pada kondisi suhu yang tepat, yang pada gilirannya meningkatkan efisiensi dan kualitas produksi.

Pada peralatan elektronik, sensor DS18B20 dapat digunakan untuk memantau suhu komponen individu, mendeteksi anomali suhu secara tepat waktu, sehingga menghindari masalah seperti kerusakan peralatan dan kehilangan data karena suhu tinggi.

Dirancang untuk sistem tertanam dan perangkat IoT, sensor ini memfasilitasi pemantauan suhu jarak jauh dan pengumpulan data dengan menghubungkan ke perangkat seperti mikrokontroler atau raspberry pi.

Selain itu, sensor biasanya digunakan untuk mewujudkan sistem kontrol suhu, seperti termostat, sistem kontrol rumah kaca, sistem pendingin udara dan sebagainya.Dengan menggunakan sensor DS18B20, sistem ini dapat memberikan kontrol suhu yang tepat sesuai kebutuhan untuk memastikan pengoperasian sistem yang tepat.

DS18B20 adalah sensor suhu kecil dengan ADC 12bit yang dibangun.Ini dapat dengan mudah dihubungkan ke input digital Arduino.Sensor berkomunikasi dengan bus satu kawat dan membutuhkan sedikit komponen tambahan.

Fungsionalitas inti dari DS18B20 adalah sensor suhu langsung-ke-digital.

DS18B20 adalah pabrik yang dikalibrasi untuk menampilkan suhu yang tepat.LM35 adalah pabrik yang dikalibrasi untuk tegangan (bukan suhu), dan Arduino harus mengonversi ini menjadi suhu.

Sensor termal digital DS18B20 cukup akurat dan tidak memerlukan komponen eksternal untuk beroperasi.Ini dapat mengukur suhu dari -55 ° C hingga +125 ° C dengan akurasi pengukuran ± 0,5 ° C.