המדריך האולטימטיבי לחיישן הטמפרטורה הדיגיטלית DS18B20
2024-04-19 3969

DS18B20 הוא חיישן טמפרטורה דיגיטלית נפוצה.הוא מוציא אות דיגיטלי ויש לו את המאפיינים של גודל קטן, תקורה חומרה נמוכה, יכולת אנטי-אינטרפורמציה חזקה ודיוק גבוה.במאמר זה נציג את חיישן DS18B20 בזה אחר זה מההיבטים של מבנה, מאפיינים, עיקרון עבודה, סידור סיכות וכו '.

DS18B20 הוא חיישן הטמפרטורה הראשון המיוצר על ידי דאלאס מוליך למחצה בארצות הברית לתמיכה בממשק "אוטובוס יחיד".יש לו צריכת חשמל נמוכה, יכולת אנטי-אינטר-הוועדה חזקה, קל להתאים ליתרונות המעבד, ניתן להמיר ישירות את הטמפרטורה לאות דיגיטלי דרך הקו.DS18B20 באמצעות תקשורת 1 חוט שהיא רק קו נתונים (וקרקע) ותקשורת מיקרו-בקר.לחיישן טווח גילוי טמפרטורה של -55 מעלות צלזיוס עד 125 מעלות צלזיוס ויש לו גם דיוק של +-0.5 מעלות צלזיוס כאשר טווח הטמפרטורה עולה על -10 מעלות צלזיוס עד 85 מעלות צלזיוס בנוסף.בנוסף, ניתן להפעיל את ה- DS18B20 ישירות מקו הנתונים מבלי לדרוש אספקת חשמל חיצונית.

שלא כמו תרמיסטורים קונבנציונליים, הוא משתמש בטכנולוגיית אוטובוס יחידה כדי למזער ביעילות הפרעות חיצוניות ולשפר את דיוק המדידה.יחד עם זאת, היא יכולה להמיר ישירות את הטמפרטורה המדודה לאותות דיגיטליים סדרתיים לעיבוד מיקרו -מחשבים, מה שהופך את העברת הנתונים והעיבוד לפשוטים באמצעות ממשק פשוט.

- DS18B20+

- DS18B20+T&R

- DS1821C+

החיישן מורכב בעיקר מארבע פעמים, שהם 64 סיביות ROM, חיישן טמפרטורה, מפעל אזעקת טמפרטורה לא נדיפה TM ופנקס תצורה.המספר הסידורי של 64 סיביות ב- RO הוא חרוט צילום לפני שעזב את המפעל.ניתן לראות בכך המספר הסידורי של הכתובת של ה- DS18E20.המספר הסידורי של 64 סיביות של כל DS18E20 שונה.קוד הבדיקה של יתירות המחזורית (CRC = K ~ 8+x ~ 5+x ~ 4+1) של ה- 64 סיביות.פונקציית ה- ROM היא להפוך את כל DS18B20 לשונה, כך שניתן לחבר מספר DS18B20s לאוטובוס אחד.

DS18B20 משתמש בפרוטוקול הילוכים חד-חוט (חוט 1) לתקשורת.פרוטוקול זה מאפשר ל- DS18B20 לתקשר עם רק כבל נתונים אחד להעברת נתונים ואספקת חשמל.

החיישן יכול למדוד על טווח טמפרטורות של -55 מעלות צלזיוס עד 125 מעלות צלזיוס, מה שהופך אותו מתאים למגוון רחב של צרכי ניטור טמפרטורה.

בעזרת אוטובוס 1 חוט, אנו יכולים לחבר חיישני DS18B20 מרובים למדידת טמפרטורה מרובה-נקודה.

לכל חיישן DS18B20 יש כתובת חומרה ייחודית של 64 סיביות, המוקצית אוטומטית על ידי היצרן במהלך תהליך הייצור.כתובת חומרה זו של 64 סיביות קשורה למספר הדגם של החיישן, תאריך הייצור ומספר הסידורי, כך שלכל חיישן יש זהות ייחודית משלו.עם כתובת חומרה זו של 64 סיביות, ניתן לזהות את החיישן באופן אינדיבידואלי.

ה- DS18B20 מוציא ערכי טמפרטורה דיגיטלית, אותם ניתן לשלב ישירות עם מערכות דיגיטליות ללא צורך בהמרת אות אנלוגיות.

לחיישן DS18B20 יש יכולת למדוד טמפרטורות ברמת דיוק מקסימאלית של ± 0.5 מעלות צלזיוס, מה שהופך אותו מתאים לתרחישי יישומים הדורשים דיוק גבוה.

החיישן פועל מטווח מתח אספקה של 3 V עד 5.5 V. צריכת החשמל הנמוכה שלו הופכת אותו לאידיאלי לתרחישים הדורשים ניטור טמפרטורה רציף לאורך תקופות זמן ארוכות.צריכת החשמל של חיישן זה כה נמוכה עד שהיא יכולה לעבוד במשך תקופות ארוכות ללא השפלה בביצועים.

עקרון מדידת התזמון והכתיבה של קריאה וכתיבה של DS18B20 זהה לאלה של DS1820, אך מספר הספרות של ערך הטמפרטורה המתקבל שונה בגלל רזולוציות שונות.בהשוואה ל- DS1820, זמן עיכוב המרת הטמפרטורה של ה- DS18B20 מתקצר מ- 2 שניות ל- 750 אלפיות השנייה.קצב התנודה של מתנד מתנד קריסטל מקדם הטמפרטורה משתנה באופן משמעותי עם שינויים בטמפרטורה, והאות שנוצר משמש ככניסה לדופק של מונה 2. מונה 1 ופנקס הטמפרטורות מוגדר מראש לערך בסיס המתאים ל -55 מעלות צלזיוס.מונה 1 סופר את אות הדופק שנוצר על ידי מתנד הקריסטל של מקדם הטמפרטורה הנמוכה.כאשר הערך המוגדר מראש של מונה 1 יורד ל 0, הערך של פנקס הטמפרטורות יגדל ב -1, הערך שנקבע מראש של מונה 1 יועלה מחדש, ודלפק 1 יפעיל מחדש את ספירת אותות הדופק שנוצרו על ידי מתנד קריסטל מקדם הטמפרטורה הנמוך.תהליך זה יימשך עד ש- Counter 2 ייחשב ל -0, ובשלב זה הצטברות ערך רישום הטמפרטורה תפסיק.לבסוף, הערך בפנקס הטמפרטורות הוא הטמפרטורה הנמדדת.

התמונות למעלה הן הסמל, טביעת הרגל ותצורת ה- PIN של DS18B20.

תהליך הנהיגה של DS18B20 נשען בעיקר על מערכת האוטובוס של 1 חוטים.מערכת אוטובוס זו מאפשרת למאסטר אוטובוס אחד לשלוט במכשיר עבדים אחד או יותר.במקרה זה, ה- MCU שלנו משמש כמאסטר ו- DS18B20 משמש תמיד כעבד.במערכת האוטובוסים של 1 חוטים, כל הפקודות והנתונים נשלחים בהתאם לעיקרון של סיביות בהזמנה נמוכה תחילה.

מערכות אוטובוס של חוט 1 משתמשות רק בשורת נתונים אחת ודורשות נגן משיכה חיצוני של כ- 5kΩ.לכן, במצב שאינו בשימוש, הרמה בקו הנתונים גבוהה.כל מכשיר (בין אם אדון או עבד) מחובר לקו הנתונים דרך סיכת שער פתוחה או 3 מדינות.עיצוב זה מאפשר לכל מכשיר "לשחרר" את קו הנתונים כך שכאשר מכשיר אחד אינו מעביר נתונים, מכשירים אחרים יכולים להשתמש ביעילות בשורת הנתונים.ממשק האוטובוס 1-חוט (PIN DQ) של DS18B20 מורכב ממעגל ניקוז פתוח של המעגל הפנימי שלו.תצורת החומרה שלה מוצגת באיור שלהלן:

ישנם שלושה שלבים עיקריים ליישום מנהל ההתקן DS18B20:

שלב ראשון: לאתחל DS18B20;

שלב שני: פקודת ROM (ואחריה כל בקשת חילופי נתונים);

שלב שלישי: פקודת פונקציה DS18B20 (ואחריה כל בקשת החלפת נתונים);

כל גישה ל- DS18B20 חייבת לבצע את הצעדים הבאים.אם אחד מהצעדים הללו חסר או לא מבוצע, DS18B20 לא יגיב.

בשל דיוקו יוצא הדופן, החיישן משמש לעתים קרובות בניסויים במחקר מדעי, במיוחד אלה המחייבים מדידות טמפרטורה מדויקות.

חיישן DS18B20 ממלא תפקיד מפתח בלוגיסטיקה של שרשרת קרה.הוא משמש לפיקוח על טמפרטורת הסחורות לאורך כל תהליך ההובלה, מה שמבטיח את האיכות והבטיחות של מוצרים רגישים לטמפרטורה.

בעת פיקוח על הטמפרטורה בתהליך הייצור, החיישן יכול לעזור לחברות לעקוב אחר מצב תפעול הציוד בזמן אמת כדי להבטיח שהציוד והתהליכים יהיו בתנאי הטמפרטורה הנכונים, מה שבתורו משפר את יעילות הייצור ואת איכות הייצור.

בציוד אלקטרוני ניתן להשתמש בחיישני DS18B20 כדי לפקח על הטמפרטורה של רכיבים בודדים, לגילוי חריגות בטמפרטורה במועד, ובכך להימנע מבעיות כמו נזק לציוד ואובדן נתונים בגלל טמפרטורות גבוהות.

חיישן זה מיועד למערכות משובצות ומכשירי IoT, ומאפשר ניטור טמפרטורה מרחוק ואיסוף נתונים על ידי חיבור למכשירים כמו מיקרו -בקרים או Raspberry Pi.

בנוסף לכל זה, החיישן משמש לרוב למימוש מערכות בקרת טמפרטורה, כמו תרמוסטטים, מערכות בקרת חממה, מערכות מיזוג אוויר וכן הלאה.על ידי שימוש בחיישני DS18B20, מערכות אלה יכולות לספק בקרת טמפרטורה מדויקת כנדרש כדי להבטיח הפעלה נכונה של המערכת.

ה- DS18B20 הוא חיישן טמפרטורה קטן עם ADC מובנה ב- 12bit.זה יכול להיות מחובר בקלות לקלט דיגיטלי של Arduino.החיישן מתקשר על אוטובוס של חוט אחד ודורש מעט בדרך של רכיבים נוספים.

פונקציונליות הליבה של ה- DS18B20 היא חיישן הטמפרטורה הישיר לדיגיטל.

DS18B20 מכויל במפעל כדי להפיק את הטמפרטורה הנכונה.LM35 מכויל במפעל למתח (לא טמפרטורה), והארדואינו צריך להמיר זאת לטמפרטורה.

החיישן התרמי הדיגיטלי DS18B20 הוא די מדויק ואינו דורש רכיבים חיצוניים להפעלה.זה יכול למדוד טמפרטורות מ- -55 מעלות צלזיוס ל- +125 מעלות צלזיוס עם דיוק מדידה של ± 0,5 מעלות צלזיוס.