Hay muchos tipos de sensores de temperatura y el sensor de temperatura DS18B20 producido por DALLAS es el mejor cuando se utiliza en aplicaciones de alta precisión y alta confiabilidad. El tamaño ultrapequeño, la sobrecarga de hardware ultrabaja, la gran capacidad antiinterferencias, la alta precisión y las potentes funciones adicionales hacen que DS18B20 sea más popular. Las ventajas de DS18B20 son nuestra mejor opción para aprender tecnología de microcontroladores y desarrollar productos pequeños relacionados con la temperatura. Comprender los principios de funcionamiento y las aplicaciones puede ampliar sus ideas para el desarrollo de microcontroladores.

Sonda de sensor arduino ds18b20 resistente al agua	Circuito de sensor de temperatura de un cable ds18b20

2. Características de DS18B20
1. La comunicación utiliza una interfaz de 1 cable
2. Cada DS18B20 tiene un código de serie único de 64 bits almacenado en la ROM integrada.
3. No se requieren componentes externos
4. Se puede alimentar desde la línea de datos y el rango de fuente de alimentación es de 3,0 V ~ 5,5 V.
5. El rango de temperatura medible es -55 ℃ ~ +125 ℃
6. La precisión es de ±0,5 ℃ en el rango de -10~+85 ℃
7. La resolución del termómetro se puede configurar entre 9 y 12 bits. A 12 bits, la resolución corresponde a 0,0625 ℃.

  3. Métodos de conexión típicos de DS18B20 en aplicaciones prácticas
1. Método de conexión típico cuando se trabaja con fuente de alimentación parásita

4. Horario de un solo autobús
DS18B20 utiliza un bus de 1 cable para transmitir todos los datos en una línea, por lo que el protocolo de un solo cable tiene requisitos de sincronización muy estrictos para garantizar la integridad de los datos.
Tipos de señales de bus único: pulso de reinicio, pulso de presencia, escritura 0, escritura 1, lectura 0, lectura 1. Todas estas señales, excepto el pulso de presencia enviado por DS18B20, otras señales son enviadas por el controlador de bus.
  La transferencia de datos siempre comienza con el bit menos significativo.

Tiempo de inicialización
La secuencia de inicialización incluye restablecer DS18B20 y recibir la señal de presencia devuelta por DS18B20.

El host debe inicializarlo antes de cualquier comunicación con DS18B20. Durante la inicialización, el controlador del bus baja el bus y lo mantiene durante más de 480 us. El dispositivo colgado en el bus se reiniciará, luego soltará el bus, esperará hasta 15-60us, momento en el cual 18B20 devolverá una señal de presencia de bajo nivel entre 60-240us.

Restablecer el diagrama de temporización del pulso y del pulso de presencia:
Circuito de aplicación DS18B20 El sistema de medición de temperatura DS18B20 tiene las ventajas de un sistema de medición de temperatura simple, precisión de medición de alta temperatura, conexión conveniente y ocupa menos líneas de interfaz. El siguiente es el diagrama del circuito de medición de temperatura del DS18B20 en varios modos de aplicación diferentes:
5.1. El diagrama de circuito del modo de fuente de alimentación parásita DS18B20 se muestra en la Figura 4. En el modo de fuente de alimentación parásita, el DS18B20 extrae energía de la línea de señal de un solo cable: la energía se almacena en el condensador interno mientras la línea de señal DQ está en un nivel alto. Cuando la línea de señal tiene un nivel bajo, consume la energía del condensador para funcionar y luego carga la fuente de alimentación parásita (condensador) hasta que llega el nivel alto.
El método único de suministro de energía parásita tiene tres beneficios:
1) Al realizar una medición de temperatura remota, no se requiere fuente de alimentación local
2) La ROM se puede leer sin una fuente de alimentación regular
3) El circuito es más simple y utiliza solo un puerto de E/S para medir la temperatura.
Para que el DS18B20 realice conversiones de temperatura precisas, las líneas de E/S deben garantizar que se proporcione suficiente energía durante la conversión de temperatura. Dado que la corriente de funcionamiento de cada DS18B20 alcanza 1 mA durante la conversión de temperatura, cuando se cuelgan varios sensores de temperatura en la misma línea de E/S para la medición de temperatura multipunto, la resistencia pull-up de 4,7 K por sí sola no puede proporcionar suficiente energía. Esto hará que la temperatura no se pueda convertir o que el error de temperatura sea extremadamente grande.
Por lo tanto, el circuito de la Figura 4 solo es adecuado para su uso en medición de temperatura con un solo sensor de temperatura y no es adecuado para su uso en sistemas alimentados por baterías. Y se debe garantizar que la fuente de alimentación de funcionamiento VCC sea de 5 V. Cuando el voltaje de la fuente de alimentación cae, la energía que puede consumir la fuente de alimentación parásita también disminuye, lo que aumentará el error de temperatura.
5.2 Diagrama de circuito del modo de fuente de alimentación pull-up fuerte de la fuente de alimentación parásita DS18B20 El modo de fuente de alimentación parásita mejorado se muestra en la Figura 5. Para que el DS18B20 obtenga suficiente suministro de corriente durante el ciclo de conversión dinámica, al realizar la conversión de temperatura o copiar a la operación de memoria E2, usar un MOSFET para tirar directamente de la línea de E/S a VCC puede proporcionar suficiente corriente. La línea de E/S debe pasar a un estado fuerte de activación dentro de un máximo de 10 μS después de emitir cualquier comando que implique una copia a la memoria E2 o el inicio de una conversión de temperatura. El fuerte modo pull-up puede resolver el problema de la falla del suministro actual, por lo que también es adecuado para aplicaciones de medición de temperatura multipunto. La desventaja es que ocupa una línea de puerto de E/S más para una conmutación pull-up potente.
Nota: En el modo de fuente de alimentación parásita de la Figura 4 y la Figura 5, el pin VDD del DS18B20 debe estar conectado a tierra.

5.3 Modo de fuente de alimentación externa de DS18B20
En el modo de fuente de alimentación externa, la fuente de alimentación de trabajo DS18B20 está conectada al pin VDD. En este momento, la línea de E/S no necesita un pull-up fuerte y no hay problema de corriente de fuente de alimentación insuficiente, lo que puede garantizar la precisión de la conversión. Al mismo tiempo, teóricamente se puede conectar cualquier número de sensores DS18B20 al bus para formar un sistema de medición de temperatura multipunto. Nota: En el modo de fuente de alimentación externa, el pin GND del DS18B20 no se puede dejar flotante; de ​​lo contrario, la temperatura no se puede convertir y la temperatura leída siempre es de 85 °C.
El método de fuente de alimentación externa es el mejor método de trabajo de DS18B20. El trabajo es estable y confiable, la capacidad antiinterferencias es fuerte y el circuito es relativamente simple, por lo que se puede desarrollar un sistema de monitoreo de temperatura multipunto estable y confiable. El webmaster recomienda utilizar una fuente de alimentación externa durante el desarrollo, después de todo, solo hay un cable VCC más que la fuente de alimentación parásita. En el modo de fuente de alimentación externa, se pueden aprovechar al máximo las ventajas del amplio rango de voltaje de la fuente de alimentación del DS18B20. Incluso si el voltaje de la fuente de alimentación VCC cae a 3 V, aún se puede garantizar la precisión de la medición de temperatura.
6. Precauciones al utilizar DS1820
Aunque DS1820 tiene las ventajas de un sistema de medición de temperatura simple, alta precisión de medición de temperatura, conexión conveniente y ocupa menos líneas de interfaz, también se debe prestar atención a las siguientes cuestiones en aplicaciones prácticas:
6.1 La pequeña sobrecarga de hardware requiere un software relativamente complejo para compensar. Dado que la transmisión de datos en serie se utiliza entre DS1820 y el microprocesador, al leer y escribir programación en DS1820, se debe garantizar estrictamente el tiempo de lectura y escritura; de lo contrario, no se leerán los resultados de la medición de temperatura. Cuando se utilizan lenguajes de alto nivel como PL/M y C para la programación del sistema, es mejor utilizar lenguaje ensamblador para implementar la parte operativa de DS1820.
6.2 La información relevante sobre DS1820 no menciona la cantidad de DS1820 conectados a un solo bus, lo que fácilmente puede llevar a las personas a creer erróneamente que se puede conectar cualquier cantidad de DS1820. En aplicaciones prácticas este no es el caso. Cuando hay más de 8 DS1820 en un solo bus, es necesario resolver el problema del controlador del bus del microprocesador. Se debe prestar atención a este punto al diseñar un sistema de medición de temperatura multipunto.
6.3 El cable de bus conectado al DS1820 tiene un límite de longitud. Durante la prueba, cuando la longitud de transmisión supera los 50 m utilizando cables de señal normales, se producirán errores en los datos de medición de temperatura leídos. Cuando el cable de bus se cambia a un cable blindado de par trenzado, la distancia de comunicación normal puede alcanzar los 150 m. Cuando se utiliza un cable blindado de par trenzado con más vueltas por metro, la distancia de comunicación normal se alarga aún más. Esta situación se debe principalmente a la distorsión de la forma de onda de la señal causada por la capacitancia distribuida del bus. Por lo tanto, al diseñar un sistema de medición de temperatura a larga distancia utilizando DS1820, se deben considerar plenamente los problemas de adaptación de impedancia y capacitancia distribuida del bus.
6.4 En el diseño del programa de medición de temperatura DS1820, después de enviar un comando de conversión de temperatura al DS1820, el programa siempre espera la señal de retorno del DS1820. Una vez que un DS1820 tiene un contacto deficiente o está desconectado, cuando el programa lee el DS1820, no habrá señal de retorno y el programa entrará en un bucle infinito. También se debe prestar cierta atención a este punto al realizar la conexión de hardware y el diseño de software del DS1820. Se recomienda que el cable de medición de temperatura sea de par trenzado blindado de 4 núcleos. Un par de cables está conectado al cable de tierra y al cable de señal, el otro grupo está conectado al VCC y al cable de tierra, y la capa de blindaje está conectada a tierra en un único punto en el extremo de la fuente.