DS18B20溫度傳感器工作原理及其應用電路圖

前言

溫度與工農業(yè)生產密切相關，對溫度的測量和控制是提高生產效率、保證產品質量以及保障生產安全和節(jié)約能源的保障。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的市場份額大大增加，居傳感器首位。數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。現(xiàn)在，新一代的DS18B20溫度傳感器體積更小、更經濟、更靈活。DS18B20溫度傳感器測量溫度范圍為-55℃～+125℃。在-10℃～+85℃范圍內，精度為±0.5℃?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。基于DS18B20溫度傳感器的重要性，小編整理出DS18B20溫度傳感器工作原理及其應用電路圖供大家參考。

一、DS18B20溫度傳感器工作原理（熱電阻工作原理）

DS18B20溫度傳感器工作原理框圖如圖所示：

        DS18B20溫度傳感器工作原理框圖

圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在-55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值。

二、DS18B20溫度傳感器的應用電路

1.DS18B20溫度傳感器寄生電源供電方式電路圖

寄生電源方式特點：

　　(1)進行遠距離測溫時，無須本地電源。

　　(2)可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取ROM。

　　(3)電路更加簡潔，僅用一根I/O口實現(xiàn)測溫。

　　(4)只適應于單一溫度傳感器測溫情況下使用，不適于采用電池供電系統(tǒng)中。

          DS18B20溫度傳感器寄生電源供電方式

2.DS18B20溫度傳感器寄生電源強上拉供電方式電路圖

在強上拉供電方式下可以解決電流供應不足的問題，因此也適合于多點測溫應用，缺點就是要多占用一根I/O口線進行強上拉切換。

       DS18B20溫度傳感器寄生電源強上拉供電方式

3.DS18B20溫度傳感器的外部電源供電方式

外部電源供電方式是DS18B20溫度傳感器最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)，如圖所示。

            外部供電方式的多點測溫電路圖

三、DS18B20溫度傳感器使用中注意事項

(1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS18B20溫度傳感器與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。

(2)在DS18B20溫度傳感器的有關資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS18B20，在實際應用中并非如此。

(3)連接DS18B20溫度傳感器的總線電纜是有長度限制的。在采用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。

(4)在DS18B20溫度傳感器測溫程序設計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線，當程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。

(5)測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一對線接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。

結語

DS18B20溫度傳感器（溫度傳感器應用實例）具有適應電壓范圍更寬、DS18B20支持多點組網功能等特點，本文通過介紹DS18B20溫度傳感器工作原理并結合DS18B20溫度傳感器的應用電路圖，相信大家對DS18B20溫度傳感器工作原理及其應用電路圖有所了解，最后小編提醒大家，DS18B20溫度傳感器使用中注意事項不容忽視，以免造成不必要的損失。