DALLAS DS18b20 溫度感測器探頭

傳感器有很多類型, 達拉斯產生的DS18B20溫度傳感器是在高精度和高可靠性應用中使用的最好的DS18B20溫度傳感器. 超小尺寸, 超低硬體開銷, 抗干擾能力強, 高精準度, 強大的其他功能使DS18B20傳感器更受歡迎. DS18B20傳感器的優點是我們學習微控制器技術和開發與溫度相關的小型產品的最佳選擇. 了解工作原理和應用可以拓寬您的單晶片開發思路.

DS18B20傳感器的功能
1. 通信使用1線接口
2. 每個DS18B20傳感器都有一個獨特的64位串行代碼，該代碼存儲在板上ROM中.
3. 無需外部元件
4. 它可以從數據線中供電, 電源範圍為3.0V〜5.5V.
5. 可測量的溫度範圍為-55〜 +125℃
6. 精度為-10〜+85℃的範圍為±0.5℃
7. 溫度計分辨率可以設置為9〜12位. 在 12 位元, 該分辨率對應於0.0625℃.

在實際應用中DS18B20傳感器的典型連接方法
1. 在寄生電源下工作時的典型連接方法
單公共汽車時機
DS18B20傳感器使用1線總線將所有數據傳輸到一行, 因此，單線協議具有非常嚴格的計時要求，以確保數據完整性.
單巴士信號類型: 重設脈衝, 存在脈衝, 寫 0, 寫 1, 讀 0, 讀 1. 除了DS18B20發送的存在脈衝以外，所有這些信號, 其他信號由總線控制器發送.
數據傳輸總是以最小的重點開始.

初始化時機
初始化序列包括重置DS18B20傳感器並接收DS18B20返回的存在信號.

主機需要在與DS18B20傳感器進行任何通信之前初始化它. 在初始化期間, 公共汽車控制器將公共汽車拉低並持有超過480US. 掛在公共汽車上的設備將重置, 然後釋放公共汽車, 等到15-60us, 那時18B20將返回60-240U之間的低級存在信號.

重置脈沖和存在脈沖正時圖:
DS18B20傳感器應用電路DS18B20溫度測量系統具有簡單溫度測量系統的優勢, 高溫測量精度, 方便的連接, 並佔用更少的接口線. 以下是在幾種不同的應用模式下DS18B20傳感器的溫度測量電路圖:
5.1. DS18B20傳感器寄生電源模式的電路圖如圖所示 4. 在寄生電源模式下, DS18B20從單線信號線中汲取能量: 當信號線DQ處於高水平時，能量存儲在內部電容器中. 當信號線處於低水平時, 它消耗了電容器上的電源, 然後向寄生電源充電 (電容器) 直到高水平到達.
獨特的寄生電源方法有三個好處:
1) 進行遠程溫度測量, 無需本地電源
2) 可以在沒有常規電源的情況下讀取ROM
3) 電路更簡單, 僅使用一個I/O端口來測量溫度.
為了使DS18B20傳感器執行準確的溫度轉換, I/O線必須確保在溫度轉換期間提供足夠的能量. 由於每個DS18B20傳感器的工作電流在溫度轉換期間達到1MA, 當幾個傳感器懸掛在相同的I/O線上以進行多點溫度測量, 僅4.7k引體電阻不能提供足夠的能量. 它將導致溫度無法轉換或溫度誤差極大.
所以, 圖中的電路 4 僅適用於單個溫度傳感器的溫度測量，不適合用於電池供電的系統. 並且必須保證工作電源VCC為5V. 當電源電壓下降時, 寄生電源可以吸收的能量也會減少, 這會增加溫度誤差.
5.2. DS18B20寄生電源強的上拉電源模式圖電路圖改進的寄生電源模式如圖所示 5. 為了使DS18B20傳感器在動態轉換週期中獲得足夠的電流供應, 執行溫度轉換或複製到E2內存操作時, 使用MOSFET將I/O線直接拉到VCC可以提供足夠的電流. I/O線必須過渡到最大的強式上拉狀態 10 發出涉及副本E2內存或溫度轉換的任何命令後μ. 強的上拉模式可以解決當前供應故障的問題, 因此，它也適用於多點溫度測量應用. 缺點是它佔用了一條I/O端口線以進行強式上拉開關.
筆記: 在數字的寄生電源模式中 4 和數字 5, DS18B20傳感器的VDD引腳必須連接到地面.

DALLAS 數位溫度感測器線束

DS18B20傳感器探針 + 電纜

DS18B20數字傳感器連接器線束

5.3. DS18B20傳感器的外部電源模式

在外部電源模式下, DS18B20傳感器工作電源連接到VDD引腳. 此時, I/O線不需要強的上拉, 而且沒有足夠的電源電流問題, 這可以確保轉化精度. 同時, 理論上，任何數量的DS18B20傳感器都可以連接到總線以形成多點溫度測量系統. 筆記: 在外部電源模式下, DS18B20的GND引腳不能保持浮動, 否則不能轉換溫度，並且讀取溫度始終為85°C.
外部電源方法是DS18B20傳感器的最佳工作方法. 這項工作是穩定且可靠的, 抗干擾能力很強, 電路相對簡單, 因此，可以開發穩定且可靠的多點溫度監測系統. 網站管理員建議您在開發過程中使用外部電源. 畢竟, 與寄生電源相比，VCC的鉛只有一個多. 在外部電源模式下, DS18B20的寬電源電壓範圍的優勢可以被充分利用. 即使電源電壓VCC降至3V, 仍然可以保證溫度測量精度.
6. 使用DS1820時的預防措施
儘管DS1820具有簡單溫度測量系統的優勢, 高溫測量精度, 方便的連接, 並佔用更少的接口線, 在實際應用中也應注意以下問題:
6.1. 小型硬件開銷需要相對複雜的軟件來補償. 由於DS1820和微處理器之間使用了串行數據傳輸, 閱讀和寫作編程到DS1820, 必須嚴格保證閱讀和寫作時間, 否則將不會讀取溫度測量結果. 當使用高級語言（例如PL/M和C）進行系統編程, 最好使用彙編語言實現DS1820操作零件.
6.2. DS1820上的相關信息未提及連接到單個總線的DS1820的數量, 這可能很容易導致人們錯誤地相信任何數量的DS1820可以連接. 在實際應用中，情況並非如此. 當有不止 8 DS1820在單輛公共汽車上, 微處理器的公交驅動程序問題需要解決. 設計多點溫度測量系統時，應注意這一點.
6.3. 連接到DS1820的總線電纜具有長度限制. 測試期間, 當傳輸長度超過50m時，使用普通信號電纜, 在溫度測量數據中將發生錯誤. 當公交電纜更改為扭曲的一對屏蔽電纜時, 正常的通信距離可以達到150m. 當使用扭曲的配對屏蔽電纜，使用每米的曲折更多, 正常的通信距離進一步延長. 這種情況主要是由由總線分佈電容引起的信號波形的扭曲引起的. 所以, 使用DS1820設計長距離溫度測量系統時, 公共汽車分佈式電容和阻抗匹配問題必須完全考慮.
6.4. 在DS1820溫度測量程序的設計中, 將溫度轉換命令發送到DS1820之後, 該程序總是等待DS1820的返回信號. 一旦DS1820的接觸差或斷開連接, 當程序讀取DS1820時, 將沒有返回信號，該程序將進入無限循環. 執行DS1820硬件連接和軟件設計時，還應給予一定的關注. 建議將溫度測量電纜屏蔽4核扭曲對. 一雙電線連接到接地線和信號線, 另一組連接到VCC和接地線, 屏蔽層在源端的一個點接地.