Считываем показания датчика ds18b20 (ds18s20)

Датчик температуры DS18B20: подключение, распиновка и примеры работы

Цифровой датчик DS18B20 измерит температуру в воде, на земле и даже в космосе.

Датчик способен считывать показания температуры в диапазоне от −55 до +125 °C и передавать данные на управляющую плату всего через один пин.

Примеры работы для Arduino

Датчик общается с управляющей платой по протоколу 1-wire . Но вы можете не загружать себе голову битами и байтами, а сразу сосредоточиться на проекте. Для этого скачайте и установите две библиотеки OneWire и DallasTemperature через менеджер модулей.

Один датчик

Рассмотрим простой пример — подключения одного датчика.

Схема подключения

Сенсор подключается к управляющей плате через один сигнальный пин. При подключении к Arduino в компактном формфакторе, например Arduino Micro или Iskra Nano Pro, воспользуйтесь макетной платой и парочкой нажимных клеммников.

Между сигнальным проводом и питанием установите сопротивление 4,7 кОм.

При коммуникации сенсора со стандартными платами Arduino формата Rev3, Arduino Uno или Iskra Neo, используйте Troyka Slot Shield совместно с модулем подтяжки.

Код программы

Выведем температуру сенсора в Serial-порт.

Серия датчиков

Каждый сенсор DS18B20 хранит в своей памяти уникальный номер, такое решение позволяет подключить несколько датчиков к одному пину.

Схема подключения

Добавим к предыдущем схемам подключения ещё по паре датчиков в параллель.

Код программы

Просканируем все устройства на шине 1-Wire и выведем температуру каждого сенсора отдельно в Serial-порт.

Примеры работы для Espruino

Один датчик

Рассмотрим простой пример — подключения одного датчика.

Схема подключения

Сенсор подключается к управляющей плате через один сигнальный пин. При подключении к Iskra в компактном формфакторе, например Iskra JS Mini, воспользуйтесь макетной платой и парочкой нажимных клеммников.

Между сигнальным проводом и питанием установите сопротивление 4,7 кОм.

При коммуникации сенсора с платой Iskra JS, используйте Troyka Slot Shield совместно с модулем подтяжки.

Код программы

Выведем температуру сенсора в консоль Espruino Web IDE.

Серия датчиков

Каждый сенсор DS18B20 хранит в своей памяти уникальный номер, такое решение позволяет подключить несколько датчиков к одному пину.

Схема подключения

Добавим к предыдущем схемам подключения ещё по паре датчиков в параллель.

Код программы

Найдём все устройства на шине 1-Wire и выведем температуру каждого сенсора отдельно в Serial-порт.

Примеры работы для Raspberry Pi

Один датчик

Считаем данные с датчика одноплатником Raspberry Pi. Подключите сенсор к 4 пину Raspberry через модуль подтяжки. Для избежания макеток и проводов используйте плату расширения Troyka Cap.

Схема подключения

Код программы

Считаем данные с датчика одноплатником Raspberry Pi. Подключите сенсор к 4 пину Raspberry через модуль подтяжки. Для избежания макеток и проводов используйте плату расширения Troyka Cap.

Серия датчиков

Каждый сенсор DS18B20 хранит в своей памяти уникальный номер, такое решение позволяет подключить несколько датчиков к одному пину.

arduinoLab

Датчик температуры DS18B20, подключение к Arduino.

Подробно про датчики температуры DS18B20 и работу с библиотекой DallasTemperature.

Характеристики датчика:

  • Диапазон температур: –55 … 125°C ±2.0, –10 … 85°C ±0.5
  • Разрешение: от 9 до 12 Бит, до 0.0625 °C
  • Напряжение питания: от 3.0 В до 5.5 В. Возможно фантомное питание (питание по линии данных)
  • Связь по 1-Wire. Каждый датчик имеет уникальный 64 битный серийный номер, по которому происходит общение с датчиком на шине.
  • Тревожный сигнал, передает адрес датчика, если температуры вышла за заданные пределы.

Схема подключения датчиков:

Назначение выводов:

Также существует герметичная версия DS18B20, в таких датчиках смотрим на цвета проводов.

PIN Цвет TO-92 8-PIN SOIC ОПИСАНИЕ
GND Черный 1 5 Масса
DQ Желтый, Белый или Синий 2 4 Линия данных интерфейса 1-Wire.
VDD Красный 3 3 Вход внешнего питания.

Подключение одного датчика:

Датчик (ногу DQ) можно подключать на любой свободный выход arduino, в данном случаи датчик подключен к аналоговому А1 (он же 15 цифровой). В коде, при необходимости, можно задать любой другой, на котором будет сконфигурирована шина 1-Wire.

Также необходимо притянуть линию данных к питанию резистором на 4,7к. Питание у датчика 5 вольт.

Подключение нескольких датчиков:

Дополнительные датчики подключаются параллельно.

Подключение датчика с фантомным питанием:

Не рекомендуется, без крайней необходимости подключать датчик подобным образом, это плохо сказывается на быстродействии и стабильности работы датчика.

Для работы с датчиками необходима библиотека OneWire, скачать можно тут или тут, благодаря которой можно работать со всей линейкой устройств от Maxim/Dallas с однопроводной шиной (1-Wire), включая DS18B20.

Также, для удобства работы с датчиками DS18B20, рекомендуется использовать библиотеку DallasTemperature, особенно если датчиков на шине несколько, можно скачать тут или тут, она работает поверх библиотеки OneWire. Библиотека обширная, возможно будет тяжела для освоения начинающим, особенно по примерам из комплекта.

Пример работы с одним датчиком, без DallasTemperature:

Открываем пример DS18x20_Temperature.pde из библиотеки OneWire.

Далее в 10 строке указываем пин к которому подключен датчик, изначально там указан 10 пин, а в нашем случаи это A1, то есть, меняем «OneWire ds(10);» на «OneWire ds(A1);» и загружаем в arduino. Открываем «монитор порта» в мониторе каждую секунду приходят следующие данные.

ROM = 28 A8 3E F9 5 0 0 12 — Адрес датчика на шине в HEX формате.
Chip = DS18B20 — Тип датчика, вычисляется из адреса датчика.
Data = 1 C0 1 4B 46 3F FF 10 10 6F CRC=6F — Данные о температуре в HEX формате.
Temperature = 28.00 Celsius, 82.40 Fahrenheit — Температура в двух системах.

Алгоритм получения данных с датчика:

Получение температуры в примере DS18x20_Temperature.pde, происходит в три этапа.

Первым нужно узнать адрес датчика на шине и подключен ли он вообще,

за это отвечает код выше и функция ds.search(addr), которая, если найдет устройство, положит его адрес в массив addr. Можно эту процедуру опустить, если адрес датчика заранее известен.

Вторым отправляется команда на датчик, чтобы он прочитал температуру и положил данные в регистр.

на это датчику требуется относительно много времени, порядка 750мс.

Третьем даем команду на чтение данных из регистра и в цикле считываем ответ в массив

и попутно отправляем его в «монитор порта» для отладки, ниже конвертируем в привычные нам Цельсии или Фаренгейты.

Пример целиком, на всякий случай

Работа с библиотекой DallasTemperature:

Получать температуру с датчиков библиотекой DallasTemperature можно разными методами, у каждого метода есть свои особенности, но по порядку.

Работа с датчиками по индексу:

Родными примерами из библиотеки пользоваться не будем, разберем упрощенную версию, что ниже. Датчик температуры все также подключен ко входу А1.

Пример крайне упрощен и по сути не отличается от кода из примера «DS18x20_Temperature.pde» библиотеки OneWire.

При инициализации просиходит поиск устройств на шине и каждому устройству назначается свой «индекс» по номеру которого, функцией getTempCByIndex(0), можно достать температуру из датчика. Перед считыванием нужно вызвать функцию requestTemperatures() которая дает команды на подключенные датчики считать температуру и положить её в регистр для считвания.

Метод не стабилен при работе с несколькими датчиками, ибо если будут проблемы с обнаружением одного из нескольких датчиков на шине, индексы перестроятся и будем получать ошибочные показания. Также такой метод, не всегда имеет смысл использовать при работе с одним датчиком, зачем использовать тяжелую библиотеку, если достаточно одной функции в коде?

Еще один пример работы с датчиками по индексу, этот пример использоватся в видео. Он отправляет в «монитор порта» температуру со всех подключенных датчиков. Для получения количества подключенных датчиков, вызывается функция getDeviceCount(), которая возвращает значение в переменную qty. В loop, также даем команду датчикам, вызывая функцию requestTemperatures(), а ниже, в цикле for, используя количество подключенных датчиков, отпраляем в монитор порта температуру со всех подключенных датчиков.

Работа с датчиками по ID:

В данном случаи обращаемся к датчику не по назначенному библиотекой «индексу», а по серийному номеру датчика, заданного в коде,

и в данном случаи мы исключаем возможность считать температуру с неправельного датчика, но нужно зарание задать серийный номер. Если задавать его в коде, то устройство будет привязано к конкретному датчику, что осложнит замену датчика при его неисправности.

Читайте также  Как рассчитать длину кабеля для антенны?

В коде объяевленны два массива sensor1 и sensor2 в которых хранятся 8 битный серийный номер датчика. В loop после вызова функции requestTemperatures() считываем температуру функцией getTempC(sensor1) передавая ей массив с серийным номером датчика, функция возвращает значение температуры с датчика, которую отправляем в «монитор порта», в случаи если датчика с таким серийным номером на шине не окажится, функция вернет -127.0

Еще один пример из видео, работающий по такому принципу ниже. Он отображает полученную температуру с датчика на LCD сшилде.

Работа с ID:

И заключительный простой пример, в данном случаи, при включении микроконтроллера и всего прочего, вызываем функцию getDeviceCount() которая возвращает количество найденых датчиков на шине, это количество отправляем в «монитор порта» но правельее сделать проверку на наличие датчиков и остановку устройства если датчики не найдены.

Следом вызываем функцию getAddress(sensor0, 0), в функцию передаем массив sensor0 который в нашем случаи объявлен в 7 строке кода и индекс датчика, адрес которого функция присвоит в sensor0.

Следом, в цикле for отправляем в монитор порта содержимое массива sensor0, в котором должен содержатся серийный номер датчика, если все прошло успешно

В функции setResolution(sensor0, 11) устанавливаем разрешение получаемой с датчика sensor0 температуры по его серийному номеру, может быть 9, 10, 11, 12 бит, данный параметр не влияет на точность датчика.

в loop, как и в примере выше, отправляем значение температуры с датчика в «монитор порта» по серийному номеру

Зачем нужен этот пример? если с таким же успехом, можно написать ds.getTempCByIndex(0), с одним датчиком так и нужно, а если их много? серийный номер датчика можно записать в EEPROM с привязкой к конкретной задачи, отслеживать получение верных данных с конкретного датчика, все это повышает надежность устройства.

Купить DS18B20:

можно на али, тут, в герметичном исполнении тут.

Видео:

Датчик температуры Arduino DS18B20

Датчик температуры в Arduino – один из самых распространенных видов сенсоров. Разработчику проектов с термометрами на Arduino доступно множество разных вариантов, отличающихся по принципу действия, точности, конструктивному исполнению. Цифровой датчик DS18B20 является одним из наиболее популярных температурных датчиков, часто он используется в водонепроницаемом корпусе для измерения температуры воды или других жидкостей. В этой статье вы найдете описание датчика ds18b20 на русском, мы вместе рассмотрим особенности подключения к ардуино, принцип работы датчика, описание библиотек и скетчей.

Описание датчика DS18B20 для Arduino

DS18B20 – это цифровой температурный датчик, обладающий множеством полезных функций. По сути, DS18B20 – это целый микроконтроллер, который может хранить значение измерений, сигнализировать о выходе температуры за установленные границы (сами границы мы можем устанавливать и менять), менять точность измерений, способ взаимодействия с контроллером и многое другое. Все это в очень небольшом корпусе, который, к тому же, доступен в водонепроницаемом исполнении.

Микросхема имеет три выхода, из которых для данных используется только один, два остальных – это земля и питание. Число проводов можно сократить до двух, если использовать схему с паразитным питанием и соединить Vdd с землей. К одному проводу с данными можно подключить сразу несколько датчиков DS18B20 и в плате Ардуино будет задействован всего один пин.

Виды корпусов DS18B20

Температурный датчик DS18B20 имеет разнообразные виды корпуса. Можно выбрать один из трех – 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92. Последний является наиболее распространенным и изготавливается в специальном влагозащитном корпусе, так что его смело можно использовать под водой. У каждого датчика есть 3 контакта. Для корпуса TO-92 нужно смотреть на цвет проводов: черный – земля, красный – питание и белый/желтый/синий – сигнал. В интернет-магазинах можно купить готовый модуль DS18B20.

Где купить датчик

Естественно, что DS18B20 дешевле всего купить на Алиэкспрессе, хотя он продается и в любых специализированных российских интернет-магазинах с ардуино. Приведем несколько ссылок для примера:

Особенности цифрового датчика DS18B20

  • Погрешность измерения не больше 0,5 С (для температур от -10С до +85С), что позволяет точно определить значение температуры. Не требуется дополнительная калибровка.
  • Температурный диапазон измерений лежит в пределах от -55 С до +125 С.
  • Датчик питается напряжением от 3,3В до 5В.
  • Можно программно задать максимальную разрешающую способность до 0,0625С, наибольшее разрешение 12 бит.
  • Присутствует функция тревожного сигнала.
  • Каждое устройство обладает своим уникальным серийным кодом.
  • Не требуются дополнительные внешние элементы.
  • Можно подключить сразу до 127 датчиков к одной линии связи.
  • Информация передается по протоколу 1-Wire.
  • Для присоединения к микроконтроллеру нужны только 3 провода.
  • Существует так называемый режим паразитного питания – в нем происходит питание напрямую от линии связи. Для подключения в этом случае нужны только 2 провода. Важно, что в этом режиме не гарантируется корректная работа при температурах выше 100С. Режим паразитного питания удобно обычно применяется для приложений с удаленным температурным датчиком.

Память датчика состоит из двух видов: оперативной и энергонезависимой – SRAM и EEPROM. В последнюю записываются регистры конфигурации и регистры TH, TL, которые могут использоваться как регистры общего назначения, если не используются для указания диапазона допустимых значений температуры.

Основной задачей DS18B20 является определение температуры и преобразование полученного результата в цифровой вид. Мы можем самостоятельно задать необходимое разрешение, установив количество бит точности – 9, 10, 11 и 12. В этих случаях разрешающие способности будут соответственно равны 0,5С, 0,25С, 0,125С и 0,0625С.

Во время включения питания датчик находится в состоянии покоя. Для начала измерения контроллер Ардуино выполняет команду «преобразование температуры». Полученный результат сохранится в 2 байтах регистра температуры, после чего датчик вернется в первоначальное состояние покоя. Если схема подключена в режиме внешнего питания, микроконтроллер регулирует состояние конвертации. Во время выполнения команды линия находится в низком состоянии, после окончания программы линия переходит в высокое состояние. Такой метод не допустим при питании от паразитной емкости, так как на шине постоянно должен сохраняться высокий уровень сигнала.

Полученные температурные измерения сохраняются в SRAM датчика. 1 и 2 байты сохраняют полученное значение температуры, 3 и 4 сохраняют пределы измерения, 5 и 6 зарезервированы, 7 и 8 используются для высокоточного определения температуры, последний 9 байт хранит устойчивый к помехам CRC код.

Подключение DS18B20 к Arduino

DS18B20 является цифровым датчиком. Цифровые датчики передают значение измеряемой температуры в виде определенного двоичного кода, который поступает на цифровые или аналоговые пины ардуино и затем декодируется. Коды могут быть самыми разными, ds18b20 работает по протоколу данных 1-Wire. Мы не будем вдаваться в подробности этого цифрового протокола, укажем лишь необходимый минимум для понимания принципов взаимодействия.

Обмен информацией в 1-Wire происходит благодаря следующим операциям:

  • Инициализация – определение последовательности сигналов, с которых начинается измерение и другие операции. Ведущее устройство подает импульс сброса, после этого датчик должен подать импульс присутствия, сообщающий о готовности к выполнению операции.
  • Запись данных – происходит передача байта данных в датчик.
  • Чтение данных – происходит прием байта из датчика.

Для работы с датчиком нам понадобится программное обеспечение:

  • Arduino IDE;
  • Библиотека OneWire, если используется несколько датчиков на шине, можно использовать библиотеку DallasTemperature. Она будет работать поверх OneWire.

Из оборудования понадобятся:

  • Один или несколько датчиков DS18B20;
  • Микроконтроллер Ардуино;
  • Коннекторы;
  • Резистор на 4,7 кОм (в случае подключения одного датчика пойдет резистор номиналом от 4 до 10K);
  • Монтажная плата;
  • USB-кабель для подключения к компьютеру.

К плате Ардуино UNO датчик подключается просто: GND с термодатчика присоединяется к GND Ардуино, Vdd подключается к 5V, Data – к любому цифровому пину.

Простейшая схема подключения цифрового датчика DS18B20 представлена на рисунке.

В режиме паразитного питания контакт Vdd с датчика подключается к GND на Ардуино – в этом случае пригодятся только два провода. Работу в паразитном режиме лучше не использовать без необходимости, так как могут ухудшиться быстродействие и стабильность.

Скетч для DS18B20

Алгоритм получения информации о температуре в скетче состоит из следующих этапов:

  • Определение адреса датчика, проверка его подключения.
  • На датчик подается команда с требованием прочитать температуру и выложить измеренное значение в регистр. Процедура происходит дольше остальных, на нее необходимо примерно 750 мс.
  • Подается команда на чтение информации из регистра и отправка полученного значения в «монитор порта»,
  • Если требуется, то производится конвертация в градусы Цельсия/Фаренгейта.
Читайте также  Муфта для соединения кабеля в земле

Пример простого скетча для DS18B20

Самый простой скетч для работы с цифровым датчиком выглядит следующим образом. (в скетче мы используем библиотеку OneWire, о которой поговорим подробнее чуть позже).

Скетч для работы с датчиком ds18b20 без delay

Можно немного усложнить программу для ds18b20, чтобы избавиться от функции delay(), тормозящей выполнение скетча.

Библиотека DallasTemperature и DS18b20

В своих скетчах мы можем использовать библиотеку DallasTemperature, упрощающую некоторые аспекты работы с датчиком ds18b20 по 1-Wire. Пример скетча:

Библиотека OneWire для работы с DS18B20

DS18B20 использует для обмена информацией с ардуино протокол 1-Wire, для которого уже написана отличная библиотека. Можно и нужно использовать ее, чтобы не реализовывать все функции вручную. Скачать OneWire можно здесь. Для установки библиотеки скачайте архив, распакуйте в папку library вашего каталога Arduino. Подключается библиотека с помощью команды #include

Основные команды библиотеки OneWire:

  • search(addressArray) – ищет температурный датчик, при нахождении в массив addressArray записывается его код, в ином случае – false.
  • reset_search() – производится поиск на первом приборе.
  • reset() – выполнение сброса шины перед тем, как связаться с устройством.
  • select(addressArray) – выбирается устройство после операции сброса, записывается его ROM код.
  • write(byte) – производится запись байта информации на устройство.
  • write(byte, 1) – аналогично write(byte), но в режиме паразитного питания.
  • read() – чтение байта информации с устройства.
  • crc8(dataArray, length) – вычисление CRC кода. dataArray – выбранный массив, length – длина кода.

Важно правильно настроить режим питания в скетче. Для паразитного питания в строке 65 нужно записать ds.write(0x44, 1);. Для внешнего питания в строке 65 должно быть записано ds.write(0x44).

Write позволяет передать команду на термодатчик. Основные команды, подаваемые в виде битов:

  • 0x44 – измерить температуру, записать полученное значение в SRAM.
  • 0x4E – запись 3 байта в третий, четвертый и пятый байты SRAM.
  • 0xBE – последовательное считывание 9 байт SRAM.
  • 0х48 – копирование третьего и четвертого байтов SRAM в EEPROM.
  • 0xB8 – копирование информации из EEPROM в третий и четвертый байты SRAM.
  • 0xB4 – возвращает тип питания (0 – паразитное, 1 – внешнее).

Подключение нескольких датчиков температуры DS18B20 к Ардуино

Все датчики DS18B20 подключаются параллельно, для них всех достаточно одного резистора. При помощи библиотеки OneWire можно одновременно считать все данные со всех датчиков. Если количество подключаемых датчиков более 10, нужно подобрать резистор с сопротивлением не более 1,6 кОм. Также для более точного измерения температуры нужно поставить дополнительный резистор на 100…120 Ом между выходом data на плате Ардуино и data на каждом датчике. Узнать, с какого датчика получено то или иное значение, можно с помощью уникального серийного 64-битного кода, который будет выдан в результате выполнения программы.

Для подключения температурных датчиков в нормальном режиме нужно использовать схему, представленную на рисунке.

В режиме паразитного питания схема выглядит иначе. Контакт Vdd практически не задействован, питание идет через выход data.

Выводы

Микросхема Dallas DS18B20 является очень интересным устройством. Датчики температуры и термометры, созданные на ее основе, обладают приемлемыми для большинства задач характеристиками, развитым функционалом, относительно не дороги. Особенную популярность датчик DS18B20 снискал как влагозащищенное устройство для измерения температуры жидкостей.

За дополнительные возможности приходится платить относительной сложностью работы с датчиком. Для подключения DS18B20 нам обязательно понадобится резистор с номиналом около 5К. Для работы с датчиком в скетчах ардуино нужно установить дополнительную библиотеку и получить определенные навыки для работы с ней – там все не совсем тривиально. Впрочем, можно купить уже готовый модуль, а для скетча в большинстве случаев хватит простых примеров, приведенных в этой статье.

Взаимодействие DS18B20, однопроводного (1-Wire) цифрового датчика температуры, с Arduino

Один из самых простых и недорогих способов добавить измерение температуры в ваш проект на Arduino – использовать однопроводный датчик температуры DS18B20. Эти датчики достаточно точны и не требуют для работы никаких внешних компонентов. Таким образом, с помощью всего нескольких соединений и некоторого кода Arduino вы измерите температуру в кратчайшие сроки!

Взаимодействие DS18B20, однопроводного (1-Wire) цифрового датчика температуры, с Arduino

DS18B20 – однопроводной датчик температуры

DS18B20 – это датчик температуры с однопроводным интерфейсом 1-Wire, изготовленный Dallas Semiconductor Corp. Уникальный интерфейс 1-Wire® требует только одного цифрового контакта для двухсторонней связи с микроконтроллером.

Датчик обычно поставляется в двух форм-факторах. Тот, что идет в корпусе TO-92, выглядит точно так же, как обычный транзистор. Другой, в виде водонепроницаемого зонда, может быть более полезен, когда вам нужно измерить что-то далеко, под водой или под землей.

Рисунок 1 – Типы датчиков температуры DS18B20

Датчик температуры DS18B20 достаточно точный и не требует для работы внешних компонентов. Он может измерять температуру от -55°C до +125°C с точностью ±0,5°C.

Разрешение датчика температуры настраивается пользователем до 9, 10, 11 или 12 бит. Однако разрешение по умолчанию при включении питания составляет 12 бит (то есть соответствует точности 0,0625°C).

Датчик может питаться от источника напряжения от 3 В до 5,5 В и потреблять всего 1 мА во время активных преобразований температуры.

Вот полная спецификация:

GND – это вывод земли.

DQ – это шина данных 1-Wire, которая должна быть подключена к цифровому выводу микроконтроллера.

Вывод VDD подает питание на датчик, которое может быть от 3,3 до 5 В.

Подключение датчика температуры DS18B20 к Arduino

Достаточно теории, давайте практиковаться! Давайте подключим DS18B20 к Arduino.

Подключение довольно простое. Начните с подключения VDD к 5V выходу на Arduino, и GND – к земле.

Затем подключите оставшийся цифровой сигнальный вывод DQ к цифровому выводу 2 на Arduino. Вам также необходимо добавить подтягивающий резистор 4,7 кОм между сигнальным выводом и выводом питания, чтобы обеспечить стабильную передачу данных (внутренние подтягивающие резисторы на ардуино не работают).

Будьте осторожны, чтобы правильно подключить DS18B20. Если вы сделаете это неправильно, он нагреется, а затем выйдет из строя.

Рисунок 3 – Подключение датчика температуры DS18B20 к Arduino

Если вы используете водонепроницаемую версию DS18B20, подключите красный провод к 5V, черный провод соединится с землей, а желтый провод – данные, которые поступают на цифровой вывод 2 на Arduino. Вам всё еще нужно подключить подтягивающий резистор 4,7 кОм между линией данных и шиной 5 В.

Рисунок 4 – Подключение водонепроницаемого датчика температуры DS18B20 к Arduino

Установка библиотеки для DS18B20

Протокол Dallas 1-Wire несколько сложен и требует много кода для парсинга связи. Чтобы скрыть эту ненужную сложность, мы установим библиотеку DallasTemperature.h, чтобы мы могли выполнять простые команды для получения показаний температуры от датчика.

Чтобы установить библиотеку, перейдите в раздел «Скетч»→ «Подключить библиотеку» → «Управление библиотеками…». Подождите, пока менеджер библиотеки загрузит индекс библиотек и обновит список установленных библиотек.

Рисунок 5 – Установка библиотеки Arduino – выбор управления библиотеками в Arduino IDE

Чтобы отфильтровать результаты поиска, введите « ds18b20 ». Там должна быть пара записей. Ищите DallasTemperature от Miles Burton. Нажмите на эту запись, а затем выберите Установка.

Рисунок 6 – Установка библиотеки DallasTemperature в Arduino IDE

Эта библиотека DallasTemperature является аппаратно-зависимой библиотекой, которая обрабатывает функции более низкого уровня. Она должна быть связана с библиотекой OneWire для связи с любым устройством 1-Wire, а не только с DS18B20. Установите и эту библиотеку.

Рисунок 7 – Установка библиотеки OneWire в Arduino IDE

Код для Arduino

Следующий скетч даст вам полное представление о том, как считывать показания температуры с датчика температуры DS18B20, и может послужить основой для более практических экспериментов и проектов.

Вот как выглядит вывод в мониторе последовательного порта.

Читайте также  Таймер на включение и выключение света

Рисунок 8 – Вывод показаний датчика температуры DS18B20 в мониторе последовательного порта

Объяснение кода:

Скетч начинается с включения библиотек OneWire.h и DallasTemperature.h и объявления вывода Arduino, к которому подключен сигнальный вывод датчика.

Затем мы создаем объект OneWire , передавая сигнальный вывод датчика его конструктору. Этот объект OneWire позволяет нам общаться с любым устройством 1-Wire, а не только с DS18B20. Для связи с датчиком DS18B20 нам нужно создать объект библиотеки DallasTemperature и передать ему ссылку на объект OneWire в качестве параметра.

Как только объект DallasTemperature создан, мы можем выполнять для взаимодействия с датчиком простые команды, приведенные ниже.

  • Функция begin() ищет подключенные датчики на шине и устанавливает битовое разрешение (12 бит) для каждого.
  • Функция requestTemperatures() отправляет команду для всех датчиков на шине, чтобы выполнить преобразование температуры.
  • Функция getTempCByIndex(deviceIndex) считывает и возвращает показания температуры с датчика. deviceIndex – это не что иное, как расположение датчика на шине. Если вы используете только один DS18B20 на шине, установите этот параметр на 0.

Другие полезные функции в библиотеке DallasTemperature.h

Есть еще несколько полезных функций, которые вы можете использовать с объектом DallasTemperature . Несколько из них перечислены ниже:

  • Функция setResolution() устанавливает разрешение внутреннего аналого-цифрового преобразователя DS18B20 на значение 9, 10, 11 или 12 бит, что соответствует шагу температуры 0,5°C, 0,25°C, 0,125°C и 0,0625°C соответственно ,
  • Функция bool getWaitForConversion() возвращает значение флага waitForConversion . Это может быть полезно, когда вы хотите проверить, завершено ли преобразование температуры.
  • Функции setHighAlarmTemp() и setLowAlarmTemp() устанавливают внутренние пороги тревоги высокой и низкой температуры для устройства в градусах Цельсия. Допустимый диапазон от -55°C до +125°C
  • Функция bool hasAlarm() возвращает true , если устройство имеет состояние тревоги, когда температура выходит за пределы диапазона между верхним и нижним уровнями тревоги.

Урок 10 — Датчик температуры DS18B20, подключаем к Arduino.

В предыдущем уроке мы рассмотрели подключения датчика температуры и влажности DHT11 к Arduino. И выяснили что данный датчик не очень точный. Чем же его можно заменить? Одним из распространенных датчиков для измерения температуры являться DS18B20. Рассмотрим в данном уроке варианты подключения датчика, пару примеров программного решения.

Характеристики датчика DS18B20:

  • Погрешность измерения не больше 0,5 С (для температур от -10С до +85С). Не требуется дополнительная калибровка.
  • Диапазон измерений от -55 С до +125 С.
  • Напряжение питания от 3,3В до 5В.
  • Датчик обладает своим уникальным серийным кодом.
  • Не требуются дополнительные внешние элементы.
  • Можно подключить сразу до 127 датчиков к одной линии связи.
  • Информация передается по протоколу Wire.
  • Существует так называемый режим паразитного питания – в нем происходит питание напрямую от линии связи. Для подключения в этом случае нужны только 2 провода. Важно, что в этом режиме не гарантируется корректная работа при температурах выше 100С. Режим паразитного питания удобно обычно применяется для приложений с удаленным температурным датчиком.

Датчик выпускается в открытом корпусе в виде транзистора для измерения температуры воздуха.

Можно купить датчик в виде модуля DS18B20. Распаренный на плате.

Также датчик DS18B20 продеться в закрытом корпусе для измерения температуры жидкости.

Для урока нам понадобиться:

  • Arduino NANO или Arduino UNO
  • Макетная плата.
  • Датчик температуры DS18B20
  • Соединительные провода
  • Резистор на 4,7 Ком

Подключаем датчик DS18B20 к Arduino NANO вот по такой схеме.

Подключение датчика DS18B20 к Arduino UNO будет вот таким.

Для написания программы нам понадобиться библиотека OneWire.

Данную библиотеку можно установить из менеджера библиотек или скачать отсюда.

Код ниже будет выводить показание температуры в монитор порта каждую секунду.

Но данный пример достаточно сложный для понимания. Для упрощения работы с датчиком лучше использовать библиотеку DallasTemperature. Данная библиотека ставиться поверх OneWire. Т.е. для ее роботы должна быть установлена библиотека OneWire.

С библиотекой DallasTemperature устанавливаются примеры. Вы можете воспользоваться любым из них.

Мы рассмотрим более простотой пример.

В данном примере температура выводиться 1 раз в секунду. И при этом выводится температура в Цельсиях и фарингитах.

Как видите данный пример намного меньше и более понятен для новичка.


На одну шину можно подключить до 127 датчиков вот по такой схеме.

С библиотекой DallasTemperature идут примеры которые позволяют получать данные с датчиков при током подключении.

Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.

Спасибо за внимание!

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

RoboHobby

Детали для моделирования роботов

Категории товаров

  • Полезные наборы
  • WiFi модули
  • Боксы для батареек/аккумуляторов
  • Макетные платы
  • Микроконтроллеры
  • Модули и датчики
  • Провода
  • Радиоэлементы

Поиск товаров

Программирование

  • Константы
  • Типы данных
  • Преобразование типов данных
  • Функция setup()
  • Функция loop()

Уроки

  • Знакомство с Arduino
    • Урок 1. Установка драйверов для модулей Arduino
    • Урок 2. Работа со средой Arduino IDE
    • Урок 3. Управление светодиодом
    • Урок 4. Работа с тактовой кнопкой
    • Урок 5. Вывод информации на OLED дисплей
    • Урок 6. Работа с датчиком температуры DS18B20
    • Урок 7. Прерывания в Arduino

Оплата и доставка

Урок 6. Работа с датчиком температуры DS18B20

Это шестой урок из цикла «Знакомство с Arduino». В этом уроке Вы научитесь основам работы с цифровым датчиком температуры DS18B20.

Для урока Вам понадобится следующие детали:

  • Arduino Nano;
  • беспаечная макетная плата (она же breadboard);
  • провода типа папа-папа;
  • резистор номиналом 4.7 кОм;
  • дисплей OLED 0.96»;
  • цифровой датчик температуры DS18B20.

Также Вам понадобится скачать и установить библиотеки DallasTemperature, OneWire и среду Arduino IDE. Если не знаете/забыли как это сделать, то вернитесь к уроку по среде Arduino IDE.

Датчик температуры может быть использован как одна из основных частей термометра, системы охлаждения и тому подобное. В этом уроке мы рассмотрим схему подключения DS18B20 к Arduino, основные функции для работы с ним, а также пример самого простого термометра.

Датчик подключается к Arduino по протоколу 1-Wire, что позволяет подключить большое количество таких датчиков (до 127 штук), используя всего один цифровой вывод. Опрос одного конкретного датчика, подключённого по общей шине, производится по уникальному серийному 64-разрядному коду, который может быть считан специальной командой.

Подключение цифрового датчика температуры DS18B20 к Arduino:

Цифровой датчик температуры DS18B20 можно подключить к Arduino двумя способами:

  • С использованием 3х выводов: VCC (питание), GND (земля) и DQ (данные)

Вывод датчика GND подключается к выводу GND Arduino, вывод VCC подключается к выводу +5V Arduino, а вывод DATA подключается к любому цифровому выводу Arduino.

  • С использованием 2х выводов: GND(земля) и DQ (данные). Однако при таком подключении датчик температуры редко может выдавать ошибочные показания

Вывод датчика GND подключается к выводу GND Arduino, вывод VCC закорачивается на землю (GND), вывод +5V Arduino подключается к резистору, а вывод DATA подключается к любому цифровому выводу Arduino.

Однако независимо от выбранного способа подключения, информационный (DQ) вывод датчика необходимо соединить с питанием через резистор 4.7 кОм (при подключении только одного датчика можно использовать резистор на 10 кОм).

При подключении нескольких DS18B20 параллельно (при использовании библиотеки OneWire считывать показания можно со всех датчиков одновременно) нужно учитывать следующие замечания:

    При подключении больше 10 датчиков необходимо использовать резистор с меньшим сопротивлением (

1.5 кОм или меньше)

  • При подключении больше 10 датчиков может возникнуть погрешность в показаниях. Чтобы предотвратить это, рекомендуется ставить дополнительный резистор 100 Ом … 120 Ом между цифровым выводом Arduino, к которому подключён вывод DQ и выводом DQ на каждом датчике DS18B20.
  • В нашем примере мы подключим DS18B20 к Arduino при помощи 3х выводов. Также, для вывода текущей температуры мы будем использовать OLED.

    Когда все необходимые детали находятся под рукой можно начинать собирать наш пример. Для этого необходимо воспользоваться следующими схемами:

    Электрическая принципиальная схема:

    Схема подключения на макетной плате:

    Итак, подключите модуль Arduino к компьютеру. Далее откройте среду разработки Arduino IDE. Когда схемка собрана можно записывать в Arduino следующую программу: