Датчик температуры DS18B20 цифровой в гильзе, на проводе 5 метров

Технические характеристики

Самое разнообразное климатическое оборудование, контролирующее температуру окружающей среды, повсеместно используется в человеческой жизнедеятельности. Оно создаёт комфортные условия существования не только для людей, но и для животных или растений. Многие современные электронные приборы-термометры способны измерять температуру благодаря присутствию в них ультракомпактных цифровых микросхем датчиков и сенсоров, чувствительных к нагреву и охлаждению, и функционирующих в различных температурных диапазонах. С учётом глобального роста количества интегрируемых микроэлектронных устройств, управляющих каминами и обогревателями, кондиционерами и вентиляторами, или иными установками и агрегатами в быту, промышленности, а также в сельском хозяйстве, для определения температурных показаний всё чаще используются высокоточные и энергоэффективные цифровые датчики.

Функционал датчика DS18B20

Выносной влагозащищённый датчик температуры основан на широко распространённом температурном сенсоре DS18B20. Представляет полностью автоматизированное устройство с крохотным электронным цифровым программируемым микроконтроллером, расположенным внутри металлического корпуса-гильзы. Неразборная водонепроницаемая капсула DS18B20 закреплена на гибком метровом проводе, от начала и до конца во внутреннем пространстве залита компаундом.

DS18B20 выполняет единственную задачу — измеряет температуру окружающей воздушной или жидкостной среды, а также грунтовых масс, в диапазоне от -55°C до +125°C. Данные измерений генерируются в виде цифрового сигнала в двоичном формате, передающиеся по протоколу 1-Wire на соответствующий вывод сенсора. На борту чипа DS18B20 встроена высокоскоростная память SPM SRAM (ScratchPad Memory) размером 9 байт, в которую происходит запись данных производимых измерений. В датчике интегрирована энергонезависимая память EEPROM, хранящая различные параметры, включая настраиваемую разрядность данных измерений и пользовательские настройки. А также имеется память ROM с записанным в ней уникальным для каждого изделия 64-битный идентификационным кодом, благодаря которому по интерфейсной шине 1-wire можно подключать в схему немногим более 100 датчиков, и работать с каждым из них в отдельности. Любые операции с датчиком DS18B20 выполняются внешним управляющим контроллером (хост-системой). Команды для программирования датчика DS18B20 c интерфейсом 1-wire, включая несколько разнообразных примеров, реализованы в подключаемой С/С#-совместимой библиотеке OneWire (см.раздел с программным обеспечением).

Питание датчика DS18B20

Электронный цифровой термометр DS18B20 может быть подключен к хост-системе двумя способами. В первом режиме датчик запитывается от внешнего источника напряжения и тока, с задействованием выводов питания Vdd+GND и данных QD. Во втором — датчик работает в режиме "паразитного питания" с подсоединением всего двух выводов питания GND и передачи данных измерения DQ. При этом вывод Vdd объединяется с GND. В обеих схемах подключения DS18B20, контакт DQ подтягивается к напряжению питания (3.3В или 5В) постоянного тока DC через резистивный элемент (4.7-10кОм). Примеры схем подключения датчика DS18B20 с питанием от внешнего источника или с "паразитным" питанием приведены в спецификации (datasheet).

Коммутационный интерфейс

Выносной проводной датчик не укомплектован специализированным разъёмом для питания и организации связи DS18B20. Температурный сенсор DS18B20 совместим с современными системами умного дома, поддерживающими работу с цифровыми датчиками класса 1-Wire (если обозначено в технической документации). Может использоваться в производстве климатического оборудования или других устройств с функцией измерения температуры. Цветные выводы имеют следующее назначение:

Назначение выводов:

Карта регистров памяти DS18B20

Сигнал оповещения

В датчике предусмотрена функция "Аварийный сигнал", очень полезная для множества задач. В регистре T_L (нижнее) и в регистре T_H (верхнее) устанавливаются значения температуры, при выходе за границы которых, DS18B20 формирует признак аварийного сигнала. Признак хранится в bit7 каждого регистра в виде бита данных S=1, и может быть считан командой поиска.

Формат настраиваемых регистров T_H и T_L, байты 2 и 3 памяти

Температурный регистр

DS18B20 выводит значения температуры в градусах Цельсия, данные которой хранятся в виде расширенного 16-битного двоичного числа в регистре температуры. Знаковые биты (S) указывают, является ли температура положительной или отрицательной: для положительных чисел S = 0 и для отрицательных чисел S = 1.

Вид цифрового сигнала при изменении разрешения

Структура температурного регистра:

Младший байт

Старший байт

Таблица соответствия данных и температуры при 12-битном разрешении

Подробная спецификация о структуре памяти, регистрах ограничения температуры для функции сигнала оповещения, регистре изменения разрядности выводимых значений измеряемой температуры, доступна в разделе с технической документацией.

Техническая документация

1. Спецификация цифрового термометра DS18B20 Dallas (англ., PDF);

Программное обеспечение

1. Библиотека OneWire в репозитории GitHub;