Цифровой температурный датчик на основе arduino arduino+

Arduino и цифровой датчик температуры DS18B20

DS18B20 – это цифровой датчик температуры. Датчик очень прост в использовании.

Во-первых, он цифровой, а во вторых – у него всего лишь один контакт, с которого мы получаем полезный сигнал. То есть, вы можете подключить к одному Arduino одновременно огромное количество этих сенсоров. Пинов будет более чем достаточно. Мало того, вы даже можете подключить несколько сенсоров к одному пину на Arduino! Но обо всем по порядку.

Arduino датчик температуры DS18B20

DS18B20 имеет различные форм-факторы. Так что выбор, какой именно использовать, остается за вами. Доступно три варианта: 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92. Серфинг по eBay или Aliexpress показывает, что китайцы предлагают версию TO-92 во влагозащищенном корпусе. То есть, вы можете смело окунать подобное чудо в воду, использовать под дождем и т.д. и т.п. Эти сенсоры изготавливаются с тремя выходными контактами (черный – GND, красный – Vdd и белый – Data).

Различные форм-факторы датчиков DS18B20 приведены на рисунке ниже.

Модель DS18B20 во влагозащищенном корпусе:

DS18B20 удобен в использовании. Запитать его можно через контакт data (в таком случае вы используете всего два контакта из трех для подключения!). Сенсор работает в диапазоне напряжений от 3.0 В до 5.5 В и измеряет температуру в диапазоне от -55°C до +125°C (от -67°F до +257°F) с точностью ±0.5°C (от -10°C до +85°C).

Еще одна крутая фича: вы можете подключить параллельно вплоть до 127 датчиков! и считывать показания температуры с каждого отдельно. Не совсем понятно, в каком проекте подобное может понадобится, но подключить два сенсора и контролировать температуру в холодильнике и морозильной камере можно. При этом вы оставите свободными кучу пинов на Arduino. В общем, фича приятная.

Что вам понадобится для контроля температуры с помощью Arduino и DS18B20

  • Естественно, вам необходима Arduino IDE;
  • Библиотека OneWire library, которая значительно облегчает работу с Arduino и датчиком DS18B20;
  • Скетч.

Скачать Arduino IDE можно с официального сайта Arduino.

Библиотеку OneWire Library можно скачать на OneWire Project Page (желательно скачивать последнюю версию библиотеки).

  • Как минимум один цифровой датчик температуры DS18B20;
  • Контроллер Arduino (в данном примере используется Arduino Uno);
  • 3 коннектора;
  • Монтажная плата (Breadboard);
  • USB кабель для подключения Arduino к персональному компьютеру.

Ссылки для заказа необходимого оборудования из Китая

USB кабель необходим для программирования нашего Arduino. После того, как вы “зальете” скетч на плату, можно подключать ее к отдельному источнику питания.

Подключение DS18B20 к Arduino

Датчик подключается элементарно.

Контакт GND с DS18B20 подключается к GND на Arduino.

Контакт Vdd с DS18B20 подключается к +5V на Arduino.

Контакт Data с DS18B20 подключается к любому цифровому пину на Arduino. В данном примере используется пин 2.

Единственное, что необходимо добавить из внешней дополнительной обвязки – это подтягивающий резистор на 4.7 КОм.

Схема подключения DS18B20 к Arduino показана ниже (в скетче, который будет приведен ниже, проверьте строки 10 и 65. В них указаны пины, к которым вы подключали контакт сигнала с датчика и режим питания!):

На рисунке ниже приведена фотография нашей простой схемы “в жизни”.

Паразитное и обычное питание

Есть альтернативный вариант подключения – так называемое “паразитное” подключение. В этом случае мы не будем подключать пин +5V к пину Vdd на датчике DS18B20. Вместо этого мы подключим контакт Vdd с датчика DS18B20 к GND. Преимущества такого подключения очевидны: нам понадобится всего два коннектора!

Недостатком такого подключения является ограничение количества одновременно подключаемых сенсоров. Кабели для подключения должны быть максимально короткими!

В общем, с “паразитным” подключением надо быть аккуратнее и лучше его все-таки не использовать. Результаты (значения температур) могут оказаться самыми неожиданными.

Скетч для Arduino и сенсора DS18B20

Установливаем библиотеку OneWire Library

После того как вы скачали архив с библиотекой, ее надо импортировать. Для этого в Arduino IDE выберите пункт “Sketch” – “Import Library” – “Add Library” и выберите архив, который вы скачали. Если у вас возникли проблемы, с установкой библиотеки, ознакомьтесь с инструкцией по установке библиотек в Arduino.

Загружаем скетч на Arduino

Скетч, который представлен ниже, есть в библиотеке OneWire, в категории examples. Перейдите в “File” – “Examples” – “OneWire” и выберите пример “DS18x20_Temperature”. Код программы представлен ниже.

Данный пример использует библиотеку OneWire Library, для того, чтобы собрать данные со всех подключенных датчиков температуры DS28B20 (как подключить несколько сенсоров описано в конце статьи) и отобразить их в окне серийного монитора Arduino IDE.

В окне серийного монитора вы увидите примерно следующее:

ROM = 28 88 84 82 5 0 0 6A

Data = 1 56 1 4B 46 7F FF A 10 D1 CRC=D1

Temperature = 21.37 Celsius, 70.47 Fahrenheit

No more addresses.

ROM = 28 88 84 82 5 0 0 6A

Data = 1 56 1 4B 46 7F FF A 10 D1 CRC=D1

Temperature = 21.37 Celsius, 70.47 Fahrenheit

No more addresses.

ROM = 28 88 84 82 5 0 0 6A

Data = 1 56 1 4B 46 7F FF A 10 D1 CRC=D1

Temperature = 21.37 Celsius, 70.47 Fahrenheit

No more addresses.

Обычное или паразитное питание?

DS18B20 может работать в обычном или в так называемом “паразитном” режиме. В обычном режиме для подключения используется 3 коннектора, в “паразитном” режиме – в его лишь 2.

Вам надо настроить правильный режим в скетче, чтобы снять достоверные показания с датчика:

  • Для “паразитного” режима в строке 65 надо указать: ds.write(0x44, 1);
  • Для обычного режима в строке 65 указывается: ds.write(0x44);

Убедитесь, что вы указали корректные пины!

В строке 10, где указано “OneWire ds(2);” устанавливается пин, к которому подключен контакт data с сенсора.

В этом примере использован пин 2, но значения пина по умолчанию в примере OneWire стоит на 10. Можно использовать и его.

// пример использования библиотеки OneWire DS18S20, DS18B20, DS1822

OneWire ds(2); // на пине 10 (нужен резистор 4.7 КОм)

Как подключить термодатчик к Ардуино

Термодатчик DS18B20 и DS18B22 ► позволяет сделать точный термометр на Arduino. Датчик работает в широком диапазоне и способен измерять отрицательные температуры.

Как подключить к Ардуино термодатчик DS18B20 и DS18B22, чтобы сделать термометр с помощью библиотеки OneWire — рассмотрим в этом уроке. В отличие от датчика температуры и влажности DHT11, сенсор работает в широком диапазоне температур и способен измерять отрицательные температуры. Интегральный датчик температуры DS18B20 для Arduino имеет разрешающую способность измерений до 0,0625 °C.

Датчик DS18B20: характеристики

  • диапазон измерения температуры -55 … +125 °C;
  • погрешность сенсора не превышает 0,5 °C;
  • разрешающая способность достигает 0,0625 °C;
  • сенсор DS18B20 откалиброван при изготовлении;
  • можно подключить до 127 датчиков на одной линии;
  • для подключения требуется только 3 провода.

Подключение и распиновка термодатчика ds18b20

Цифровой датчик DS18B20 отправляет данные по Wire шине и может работать на одной линии с множеством других устройств. Каждый датчик имеет свой персональный 64-битный код, позволяющий микроконтроллеру Arduino общаться на одной шине сразу с несколькими сенсорами. Датчик преобразует температуру окружающей среды в цифровой код, т.е. для подключения не требуется дополнительного АЦП.

Датчик может быть выполнен в нескольких вариантах (смотри фото выше), от этого будет зависеть только схема подключения термодатчика к Arduino NANO или UNO. В первом случае необходимо использовать подтягивающий резистор на 4.7 кОм. Датчик, в виде готового модуля уже имеет резистор. Третий вариант — это датчик в герметичном корпусе, который можно смело использовать в горячей воде.

Подключение к Ардуино датчика ds18b20

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • термодатчик DS18B20;
  • макетная плата;
  • резистор на 4.7 кОм;
  • провода «папа-мама», «папа-папа».

Схема подключения датчика ds18b20 к Arduino Uno

Подключите датчик температуры DS18B20 к микроконтроллеру согласно схеме, и загрузите скетч для датчика температуры ds18b20 к Arduino UNO.

Работа с библиотекой DallasTemperature

Библиотека для Arduino DallasTemperature Sensors OneWire значительно облегчает и упрощает работу с сенсором DS18B20. Описание библиотеки DallasTemperature.h на русском говорит, что датчик управляется несколькими простыми функциями, которые представлены в следующем скетче. Схема подключения датчика не меняется, а скачать библиотеку DallasTemperature.h для Ардуино можно на нашем сайте здесь.

Скетч для датчика ds18b20 Ардуино

Скетч для нескольких датчиков на одной шине

Подключите несколько термодатчиков DS18B20 к микроконтроллеру согласно схеме, и загрузите скетч для датчика температуры ds18b20 к Arduino UNO.

Пояснения к коду:

  1. DallasTemperature датчик подключается к порту A1, он же 15 цифровой порт;
  2. Цикл for выполняется столько раз, сколько обнаружено сенсоров на одой шине.

Похожие записи по теме:

Один комментарий для “Пример: Как подключить термодатчик к Ардуино”

Спасибо огромное автору, для людей кто впервые подобное пробуют очень понятно и доходчиво написано!!

Цифровой температурный датчик на основе Arduino

Проект позволит сделать цифровой датчик температуры на основе Arduino, который не только дешев и прост в изготовлении, но и довольно точен.

Шаг 1. Проект

В наши дни датчики температуры являются обычным делом, но большинство из них чрезвычайно сложно сделать или очень дорого купить. Этот проект позволит нам сделать цифровой датчик температуры на основе Arduino, который не только дешев и очень прост в изготовлении, но и будет довольно точным.

Этот датчик показывает температуру в разных единицах и может использоваться в любых условиях. Когда мы включаем датчик, требуется несколько секунд для калибровки показаний, после чего оно дает результирующее значение. Датчик обнаруживает изменение температуры, создавая таким образом напряжение, которое обрабатывается Arduino, и дает нам точное считывание температуры.

Шаг 2. Требуемые компоненты

Нам понадобятся следующие комплектующие для нашего будущего устройства:

  1. Плата Arduino UNO и Ethernet-кабель
  2. ЖК-дисплей 16×2
  3. Датчик температуры LM35
  4. Макетная плата
  5. Потенциометр 103
  6. Провода папа-папа – 30
  7. Питание на 9В

Шаг 3. Подключение

Соединяем все компоненты следующим образом:

  • LCD PIN 1 (ЖК) к Ground (Земля) и к PIN 2 и к Питанию
  • LCD PIN 3 к 10K потенциометру и остальное к земле
  • LCD PIN 15 к Ground (земле) и к PIN 16 и к Питанию
  • LCD PINS D4,D5,D6 и D7 к PINS 5 – 2 Ардуино
  • LCD PIN 4(RS) к PIN 7 Ардуино
  • LCD PIN 5(RW) к Земле
  • LCD PIN 6(E) к PIN 6 Ардуино
  • Присоединяем LM35 к макетной плате
  • Возьмите выход LM35, то есть PIN 2 LM35 и подключите его к аналоговому входу Ao Arduino
  • Остальная часть подключений – это подключение двух макетов вместе.

После завершения всех подключений, время для кода.

Шаг 4. Код (скетч)

Загружаем код в Arduino UNO через Ethernet-кабель после ввода кода в программном обеспечении Arduino после выбора платы – Arduino / Genuino UNO и программера – Arduino ISP.

Код можно скачать или скопировать ниже:

Шаг 5. Финал

После загрузки кода на плату отключите кабель Ethernet. Теперь подключите источник питания, как показано на рисунке, и проверьте, включен ли ЖК-дисплей.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с видео выше. Если ЖК-дисплей не включается проверьте соединения на макетной плате, проверьте правильность кода и повторите попытку.

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.

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.

Источники:

http://xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai/%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BA-%D0%B0%D1%80%D0%B4%D1%83%D0%B8%D0%BD%D0%BE/

http://arduinoplus.ru/cifrovoi-temperaturniy-datchik-arduino/

http://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/arduino-ds18b20/

http://arduinoplus.ru/arduino-robot-upravlenie-dvigatelem/

Ссылка на основную публикацию