DS18B20: Sensor de Temperatura à Prova d’Água , Funcionamento e suas Aplicações

14 de dezembro de 2023 0 Comentários Leitura: 9 min

Medir a temperatura em ambientes difíceis, como armazenamento de produtos químicos, solos profundos e minas, não é uma tarefa fácil e a maioria dos sensores de temperatura não suporta calor e condições ambientais extremas. Assim, é utilizado o sensor de temperatura à prova d’água DS18B20 , que é à prova d’água e à prova de umidade, e adequado em ambientes agressivos e perigosos.

Ele pode medir uma ampla faixa de temperaturas de -55°C a 125°C. Este artigo fornece uma breve descrição do sensor DS18B20. As alternativas de sensores de temperatura à prova d’água DS18B20 são termopar, LM75, LM35DZ, TMP100, DHT11, TPA81, SHT15, D6T e DS18S20 (equivalente).

Sumário

O que é o sensor de temperatura à prova d’água DS18B20?

O sensor de temperatura à prova d’água DS18B20 é uma sonda de sensor de temperatura digital à prova d’água pré-cabeada, com um metro de comprimento, selada e à prova d’água e é fabricada pela Dallas Semiconductor e Maxim Integrated Corporations em uma versão à prova d’água. É fácil de usar, bem desenhado e prático para medir a temperatura em quaisquer condições ambientais.

É um sensor de temperatura digital de 1 fio com precisão de 12 bits do conversor digital para analógico integrado. Seu princípio de funcionamento é baseado na conversão direta da temperatura para o formato digital e opera em modo de potência parasita. A operação deste sensor é baseada no protocolo de comunicação serial de 1 fio e armazena um código serial exclusivo de 64 bits.

Como este é um sensor de temperatura digital de 1 fio, ele precisa apenas do pino de dados e do pino GND para fazer interface com o Arduino ou microcontrolador. A detecção de temperatura do sensor varia de -55°C a +125°C com uma precisão de ±5°C. É o melhor sensor de temperatura para medir o valor da temperatura em vários pontos e requer apenas um pino de dados/digital do Arduino ou unidade microcontroladora para transferir os dados.

Opera com alimentação positiva de 3V a 5,5V e consome corrente de no máximo 1mA. A principal vantagem do DS18B20 é a sua função de alarme. O sinal de saída pode ser configurado quando os valores da temperatura atingem um valor limite alto ou baixo definido pelo usuário.

Configuração de pinos/pinagem:

O DS18B20 é um sensor de temperatura digital à prova d’água de 3 pinos ou 3 fios. O diagrama de configuração/pinos do sensor de temperatura à prova d’água DS18B20 é mostrado abaixo.

Sensor de temperatura impermeável DS18B20

Pino 1: GND (Terra): Este pino ou fio refere-se à conexão de aterramento da operação do modo parasita do circuito. O fio preto do DS18B20 representa o pino terra.

Pino 2: VCC: Este pino refere-se à tensão positiva da fonte de alimentação de 3V a 5,5V para ligar o sensor. O fio vermelho do DS18B20 representa o pino VCC.

Pino 3: DQ ou DATA: Este pino refere-se ao pino de saída que pode gerar o valor digital de temperatura que pode ser lido usando o protocolo de interface de 1 fio. Ele é conectado ao pino digital de um Arduino ou microcontrolador durante a interface. Ele fornece energia ao sensor quando ele é operado no modo de energia parasita. O fio amarelo do DS18B20 representa o pino de dados.

Especificações técnicas e recursos:

As especificações técnicas e recursos de temperatura à prova d’água do DS18B20 são fornecidos abaixo.

É um sensor de temperatura digital programável exclusivo de 1 fio.
A tensão operacional é de 3,0 V a 5,5 V.
Ele fornece uma precisão de ±5°C de -10°C a +85°C.
A faixa de temperatura operacional é de -67°F a +257°F ou -55°C a +125°C.
A resolução selecionável é de 9 a 12 bits.
Ele usa apenas um pino digital para comunicação com uma interface de 1 fio.
ID exclusivo de 64 bits gravado no chip.
Vários sensores de temperatura podem compartilhar um pino.
É um sistema de alarme limitador de temperatura.
Tempo de consulta: <750ms.
É uma interface de 3 fios: fio vermelho para VCC, fio preto para GND e fio amarelo para DADOS.
É de aço inoxidável com 6 mm de diâmetro e 35 mm de comprimento.
Diâmetro do cabo: 4mm ou 0,16.
Comprimento do sensor: 95cm ou 37,4″.
Sonda: 7 mm de diâmetro, 26 mm de comprimento e 6 pés de comprimento total.
Para evitar curto-circuitos, cola de vedação interna e para fornecer proteção contra umidade e água, cada pino usa um tubo termorretrátil.
Ele usa um tubo encapsulado de aço inoxidável à prova de umidade e à prova d’água para evitar ferrugem.
Ele usa um barramento único exclusivo com protocolo de comunicação serial de 1 fio sem usar quaisquer outros componentes externos.

Recurso de alarme do DS18B20:

O DS18B20 contém um circuito de alarme integrado com uma campainha e dois LEDs de cores diferentes (vermelho e azul). Utiliza o som duplo garantido e um método de alarme de sinalização luminosa. A temperatura detectada é comparada constantemente com a temperatura limite definida.

Quando a temperatura ultrapassa o limite superior do limite, a campainha transmite um sinal de alarme com alta frequência, e o LED vermelho acende ao mesmo tempo e emite um alarme de alta temperatura. Quando a temperatura é inferior ao limite inferior do limite, a campainha emite um alarme de baixa frequência e, ao mesmo tempo, o LED azul acende para dar um alarme de baixa temperatura.

Diagrama de circuito/como usar:

A maneira melhor e mais fácil de detectar a temperatura é usar o sensor de temperatura à prova d’água DS18B20. Porque não requer nenhum componente externo e é operado com o protocolo de comunicação serial de 1 fio. Agora vamos saber como fazer a interface da temperatura à prova d’água DS18B20 com o Arduino para saber o valor da temperatura. O diagrama de circuito do sensor DS18B20 com Arduino é mostrado na figura abaixo. Os componentes necessários são;

A fonte de alimentação de 3,0V a 5,5V.
Arduino UNO.
Sensor digital de temperatura DS18B20 (à prova d’água).
Resistor de pull-up 4,7 Kiloohms.
Conectando fios.

Faça as conexões conforme mostrado no diagrama de circuito acima. Os sensores DS18B20 podem operar em dois modos. Eles são,

Modo normal:

Requer uma conexão de 3 pinos ou 3 fios para operar o sensor no modo normal e o pino VCC do DS18B20 está conectado a uma fonte de alimentação de 5V. O diagrama de circuito do sensor DS18B20 fazendo interface com o Arduino no modo normal é mostrado na figura abaixo.

Modo Parasita:

Requer um pino de dados e um pino de aterramento. O sensor DS18B20 obtém a alimentação de tensão da linha de dados ou pino de dados.

No circuito acima, o pino GND do sensor é conectado ao pino GND do Arduino UNO. O pino DQ/DATA do sensor é conectado ao pino digital 2 do Arduino UNO para formar um barramento de comunicação de um fio. Um resistor pull-up de 4,7 quilo-ohms é conectado do caminho DQ/DATA ao caminho VCC do sensor DS18B20 e do Arduino para permitir a transferência de dados. Finalmente, para obter a fonte de alimentação, o pino VCC do sensor é conectado ao terra. Uma vez que opera em modo de energia parasita. Ele retira o suprimento da linha de dados.

Para a interface do DS18B20 com um microcontrolador, por exemplo, vamos usar Arduino, 1 fio e temperatura Dallas. h funções de biblioteca devem ser instaladas para obter leituras de temperatura de saída do sensor DS18B20 com comandos simples. Após a instalação da função da biblioteca, o código necessário deve ser carregado na placa Arduino UNO conforme mostrado abaixo.

Código Arduino:

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// O fio de dados é conectado ao pino digital 2 do Arduino
#define ONE_WIRE_BUS 2

// Configure uma instância one-wire para se comunicar com qualquer dispositivo OneWire
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

// Passa a referência oneWire para a biblioteca DallasTemperature
DallasTemperaturesensors(&oneWire);

configuração vazia (void)
{
sensores.begin(); // Inicia a biblioteca
Serial.begin(9600);
}

void loop(void)
{
// Envia o comando para obter
sensores de temperatura.requestTemperatures();

//imprime a temperatura em Celsius
Serial.print(“Temperatura: “);
Serial.print(sensores.getTempCByIndex(0));
Serial.print((char)176);//mostra os graus do caractere
Serial.print(“C | “);

//imprime a temperatura em Fahrenheit
Serial.print((sensors.getTempCByIndex(0) * 9.0) / 5.0 + 32.0);
Serial.print((char)176);//mostra os graus do caractere
Serial.println(“F”);

atraso(500);
}

Onde usar/Aplicativos:

As aplicações do sensor de temperatura à prova d’água DS18B20 estão listadas abaixo.

Usado para medir temperatura em ambientes agressivos como solos, minas, soluções químicas, etc.
Usado para medir a temperatura do líquido.
Usado em múltiplas aplicações de medição de temperatura.
Utilizado em sistemas industriais.
Usado em produtos de consumo.
Controles termostáticos, termômetros e sistemas termicamente sensíveis.

Consulte este link para obter o datasheet do sensor de temperatura à prova d’água DS18B20.

Portanto, trata-se de uma visão geral do sensor de temperatura à prova d’água DS18B20. Vários sensores digitais de temperatura estão disponíveis no mercado. Consulte a ficha técnica e escolha o melhor sensor de temperatura que atenda às necessidades do seu projeto.

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