Guide for ds18b20 temperature sensor with arduino

Распиновка DHT11 и DHT22/AM2302

Датчики DHT11 и DHT22/AM2302 довольно легко подключаются. У них есть четыре вывода:

Рисунок 5 – Распиновка датчиков температуры и влажности DHT11 и DHT22/AM2302

  • Вывод VCC обеспечивает питание датчика. Хотя допускается напряжение питания в диапазоне от 3,3 до 5,5 В, рекомендуется питание 5 В. В случае источника питания 5 В, вы можете держать датчик на расстоянии до 20 метров от источника питания. Однако при напряжении питания 3,3 В длина кабеля не должна превышать 1 метра. В противном случае падение напряжения в линии приведет к ошибкам измерения.
  • Вывод Data используется для связи между датчиком и микроконтроллером.
  • NC не подключен
  • GND должен быть подключен к земле Arduino.

Preparing Your Arduino IDE

We’ll program the ESP8266 using Arduino IDE, so make sure you have the ESP8266 add-on installed before proceeding:

Install ESP8266 Board in Arduino IDE (Windows, Mac OS X, and Linux instructions)

Installing Libraries for DS18B20

To interface with the DS18B20 temperature sensor, you need to install the One Wire library by Paul Stoffregen and the Dallas Temperature library. Follow the next steps to install those libraries.

1. Open your Arduino IDE and go to Sketch > Include Library > Manage Libraries. The Library Manager should open.

2. Type “onewire” in the search box and install the OneWire library by Paul Stoffregen.

3. Then, search for “Dallas” and install the Dallas Temperature library by Miles Burton.

After installing the libraries, restart your Arduino IDE.

Замена датчика

Чтобы начать ремонт датчика охлаждающей жидкости, нужно определить его расположение. Чаще всего он установлен возле термостата или радиатора, в некоторых случаях бортовой компьютер использует показания с обоих датчиков или одного из них, в зависимости от марки авто и его модели. Например, так датчик расположен в Рено, Шевроле, Ситроен, Шкода, Чери, КИА, Субару Импреза.

Есть несколько способов, которые помогут узнать, что датчик нужно поменять. Если у Вас рабочие все остальные системы в авто, то на приборной панели о неисправности сообщит при помощи светового сигнала. Если в автомобиле компьютерное управление, то определить проблему можно будет при помощи расшифровки комбинации на мониторе.


Фото — датчик температуры на приборной панели

Зависимо от года выпуска машины, а также её марки, многие автолюбители отмечают возрастание затрат топлива у двигателя. Но при этом нужно понимать, что дизель так не определишь (УАЗ, ПАЗ и прочие). Если у Вас механика, а не компьютерная система управления, то вот сигналы того, что нужно купить новый датчик температуры охлаждающей жидкости:

  1. Автомобиль стал потреблять топлива больше, чем обычно;
  2. Когда машина заводится, и двигатель достигает своей максимальной температуры, он глохнет;
  3. Появились проблемы с запуском;
  4. Из трубы глушителя выходит черный дым.

Рассмотрим, как осуществляется замена датчика температуры охлаждающей жидкости типа G62 на автомобиле Kia Sportage с двигателем объемом 2 литра. Аналогичная инструкция также пригодится при ремонте Acura, BMW, Buick, Chevrolet, Ford, Toyota, Volkswagen, Ваз 2110/2112 инжектор, Рено Гранд Сценик и прочих.

  1. Чтобы добраться к датчику, Вам нужно снять воздуховод, который охлаждает корпус воздушного фильтра и присоединяется к радиатору при помощи двух болтовых соединений и шланга подачи воздуха. Открутите болты и снимите хомут, аккуратно достаньте всю систему. Отключите от датчика электрические провода, чтобы корректно провести замеры сопротивления. Установите мультиметр на режим омметра и задайте значение в 1000 Ом. Подключите контакты устройства к положительному и отрицательному контактам. Нормальное сопротивление должно быть в пределах 2700 Ом при выключенном моторе. Для проверки датчика при включенном движке, нужно убрать тестер подальше от вращающихся частей авто;

    Фото — проверка датчика мультиметром

  2. Убедившись, что датчику температуры необходим ремонт, нужно отсоединить его от двигателя. Чтобы продолжить снятие, Вы должны предварительно слить антифризную жидкость из радиатора при помощи сливного клапана. После проверить еще раз радиатор и контакты датчика и открутить регулирующий болт как на фото;

    Фото — снятие датчика

  3. Сборка производится в обратной форме. Нужно помнить, что практически основная характеристика датчика температуры охлаждающей жидкости – это материал шайбы. Если шайба медная, то резьбу сигнализатора не нужно обрабатывать герметиком, в противном случае обязательно смажьте устройство.

    Фото — медный температурный датчик

Совет от автолюбителей на форумах: если по какой-то причине Вы не можете сразу при поломке понять датчик температуры охлаждающей жидкости, то вместо него можно подключить дополнительный (такое подключение может по показателям температуры немного отличаться от основного).

Проверка датчика температуры является несложной процедурой, с которой может справиться даже начинающий автолюбитель. Датчик температуры охлаждающей жидкости (сокращенно — ДТОЖ) представляет собой термистор, то есть, резистор, изменяющий значение своего внутреннего сопротивления в соответствии с температурой, куда помещен его исполнительный элемент. Чаще всего для этого используют мультиметр (другое название — тестер, «цэшка»), который в состоянии измерять значение электрического сопротивления в цепи.

Display the DS18B20 temperature readings on an I2C LCD

If you want to make a standalone project that doesn’t need a computer, it can be nice to know how to display the temperature readings on an LCD display.

With the example code below, you can display the temperature readings on a 16×2 character I2C LCD.

Connecting the I2C LCD is very easy as you can see in the wiring diagram below. You can check out my detailed tutorial below for more information.

How to control a character I2C LCD with Arduino

If you want to use a standard non-I2C LCD instead, take a look at this article:

How to use a 16×2 character LCD with Arduino


DS18B20 with 16×2 character I2C LCD and Arduino

The connections are also given in the table below:

I2C LCD Connections

I2C Character LCD Arduino
GND GND
VCC 5 V
SDA A4
SCL A5

To use an I2C LCD, you will need to install the LiquidCrystal_I2C Arduino library.

Open the library manager in the Arduino IDE and search for ‘liquidcrystal_i2c’. Now scroll down and look for the library by Frank de Brabander. Select the latest version and then click Install.


Installing the LiquidCrystal_I2C Arduino library

Conclusion

In this tutorial, I have shown you how to use DS18B20 1-Wire digital temperature sensors with Arduino. I hope you found it useful and informative. If you did, please share this article with a friend who also likes electronics and making things.

I would love to know what projects you plan on building (or have already built) with these sensors. If you have any questions, suggestions, or if you think that things are missing in this tutorial, please leave a comment below.

Note that comments are held for moderation to prevent spam.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Beginner

How to connect multiple Sensors

The DS18B20 Digital Temperature sensor allows you to set multiple in parallel. When doing this, the OneWire library will read all sensors.
Below I’ve illustrate 2 ways of wiring your sensors for bth methods of powering the sensors.

 For larger networks of sensors (more than 10), using smaller resistors should be considered, for example 1.6 KΩ or even less.

 It has been observed that large amounts of sensors (more than 10) in the same network can cause issues (colliding data), and for that purpose an additional resistor of say 100 … 120 Ω should be added between the data line to the Arduino and the data pin of the sensor, for each sensor !

The output of the previous demo Sketch for 2 sensors could like this:

12345678910 ROM = 28 88 84 82 5 0 0 6A
  Chip = DS18B20
  Data = 1 51 1 4B 46 7F FF F 10 FE  CRC=FE
  Temperature = 21.06 Celsius, 69.91 Fahrenheit
ROM = 28 DA CA 27 5 0 0 49
  Chip = DS18B20
  Data = 1 4E 1 4B 46 7F FF 2 10 D9  CRC=D9
  Temperature = 20.87 Celsius, 69.57 Fahrenheit
No more addresses.

Selecting the right sensor

It would be nice to know what sensor result you’re looking at when using multiple sensors. So how do I identify the right one?

Serial Number

Since these sensors are digital, they do have a serial number, which can be used to identify from which sensor the originated.
All nice and dandy of course, but you’d need to know the that serial number first, right?

The debug output from our example sketch provides exactly that as a 64-bit serial number (the “ROM” value), for example:28 88 84 82 5 0 0 6A    or    28 DA CA 27 5 0 0 49   in the example output above.

Again: It is suggested, for a large amounts of sensors (meaning 10 or more), to add a 100 … 120 Ω resistor between DS18B20 data pin and Arduino data pin (for each sensor!) to improve reliability. I can’t provide any experience concerning this, as I have only 2 sensors … for now.

Normal Power Mode

Below you will see how we can set multiple sensors in parallel using the regular powermode.

DS18B20 – Multiple sensors in Normal power mode

Parasite Power Mode

Parasite mode basically drops the wire for Vdd and shorts pin 1 and 3 of the sensor, and the sensor will pull power from the data pin.

DS18B20 – Multiple sensors in Parasite power mode

Использование и применение

Применяется программируемый датчик Ардуино в различных задачах, в том числе в схемах для умных домов. С помощью легко настраиваемого сенсора можно решать, как простые, так и сложные задачи:

  1. Определение t воды в аквариуме для рыб. Особенно актуальный способ в летнюю жару. Сенсор среагирует на показатель, который оказался за пределами нормы и оповестит вас об этом по каналам связи. Естественно, можно подвязать дополнительное действие при нагревании воды, например, запускать Аэрацию.
  2. Оповещение о нагретой воды в бойлере. При достижении определенной t в бойлере, на компьютер, или подключенный LCD-дисплей вам поступит уведомление. Можно с схему добавить реле, которое будет отключать бойлер. Конечно, современные водонагревающие устройства могут оснащаться автоматикой и термостатом, но часто с помощью дополнительных датчиков реализуются более сложные системы управления умным домом, чем автономная автоматика водонагревателя.
  3. Замер температуры в холодильной витрине. Комплект из нескольких датчиков на достаточно простой схеме может замерять и выдавать температуру в каждой секции витрины. Выставленный диапазон значений может указывать, когда температура вышла за пределы нормы и уведомлять о нарушениях стационарного режима.
  4. Замер точного градуса воды в чайнике. Выпитый натощак стакан теплой воды помогает запустить желудок. При этом нужно выпить подогретую до температуры тела воду. Самодельный термодатчик способен решить подобную задачу, определив градус с точностью до 0,5 °С.
  5. Определение температуры воды в ванной, джакузи, бассейне. Набирая воду для водных процедур, нужно, чтобы она была комфортной. С помощью терморегулятора Arduino можно определить комфортный уровень и подобрать нужный градус для себя. Дополнительно, пороговыми значениями температуры можно реагировать на снижение или увеличения t воды и держать все время воду подогретой.

Что представляет собой DS18B20?

Dallas DS18B20 – это цифровой датчик измерения температуры, оснащенный микроконтроллером, способный запоминать изменения в памяти, оповещать о нарушении температурных рамок(которые можно регулировать), изменять точность замеров, взаимодействовать с основным контроллером Arduino. DS18B20 выполнен в миниатюрном корпусе, в трех различных модификациях, одна из которых позволяет измерять температуры в жидкостях.

Датчик подключается через 3 выхода:

  1. Первый – питание VDD (красный).
  2. Второй – данные DQ (желтый или другой цвет).
  3. Третий – земля GND (черный).

Из-за возможности реализации схемы с фантомным питанием, можно подключить датчик через два провода: DQ и VDD. Но по-хорошему, лучше подобного подключения избегать. Также, к основной плате Arduino можно подключить на один пин выходы DQ с двух сенсоров.

Виды датчика:

  1. 8-Pin SO (150 mils) — DS18B20Z+
  2. 8-Pin µSOP — DS18B20U+
  3. 3-Pin TO-92 — DS18B20+

Третий можно использовать без дополнительных средств защиты для измерения температур в морозильной камере, бойлере, инкубаторе, бассейне и в других областях применения.

На рисунке изображен даллас DS18B20+ в герметичном корпусе

Характеристики:

  1. Диапазон измерения температур -55 °С до +125 °С.
  2. Погрешность максимум 0,5 °C, без дополнительной калибровки при t от -10 °С до +85° С).
  3. Питание 3,3-5 В.
  4. Для соединения с Arduino UNO необходимо 3 контакта.
  5. К одной линии связи доступно подключение вплоть до ста двадцати семи датчиков, потому как датчик содержит собственный 64-битный код в постоянной памяти.
  6. Каждый датчик имеет персонализированный серийный номер.
  7. Протокол 1-Wire используется для передачи информации.
  8. Доступно подключение через два провода напрямую к линии связи по схеме фантомного питания. Но такой режим не рекомендуется использовать при температурах от 100° С, так как нет гарантий правильных замеров в таких условиях.
  9. Два вида памяти — статическая память с произвольным доступом или полупроводниковая оперативная память (SRAM) и энергонезависимая память EEPROM.
  10. В EEPROM записываются два однобайтовых регистра контроля TH, TL, по которым можно верхний и нижний предел диапазона температур.

Применение

DS18B20 замеряет температуру и передает данные в цифровом виде. При этом, можно настроить нужно разрешение, выставив количество бит точности, тем самым подогнав под определенный параметр разрешающую способность:

  • 9 бит – 0,5С;
  • 10 бит — 0,25С;
  • 11 бит — 0,125С;
  • 12 бит — 0,0625С.

Порядок работы датчика:

  1. При подключении источника питания, DS18B20 будет находится в начальном состоянии.
  2. Затем, подается команда «преобразование температуры» на Arduino UNO для замера t.
  3. Результат, полученный от датчика, сохранит свое значение в двух байтах регистра t, а сам элемент схемы вернется с начальное состояние.
  4. При работе схемы через внешнее питание, микроконтроллер регулирует состояние конвертации.
  5. При выполнении команды линия находится в низком состоянии, а закончив – переходит в высокое.

Это работает со стандартной схемой подключения, так как на шину должен постоянно поступать высокий уровень сигнала. Поэтому, при соединении по схеме паразитного питания выше описанный метод не сработает.

В оперативную память сохраняются:

  • 1-2 байты – данные измеряемой температуры;
  • 3-4 байты – пределы изменения t;
  • 5-6 байты – резерв;
  • 7-8 байты – нужны для точных замеров t;
  • 9 байт — циклический избыточный код, устойчивый к помехам;

Getting Temperature from Multiple DS18B20 Sensors

The DS18B20 temperature sensor communicates using one-wire protocol and each sensor has a unique 64-bit serial code, so you can read the temperature from multiple sensors using just one single Arduino digital Pin.

Schematic

To read the temperature from multiple sensors, you just need to wire all data lines together as shown in the following schematic diagram:

Upload Code – Multiple DS18B20

Then, upload the following code. It scans for all devices on Pin 4 and prints the temperature for each one. This sketch is based on the example provided by the DallasTemperature library.

How the code works

The code uses several useful methods to handle multiple DS18B20 sensors.

You use the getDeviceCount() method to get the number of DS18B20 sensors on the data line.

The getAddress() method finds the sensors addresses:

The address is unique for each sensor. So each sensor can be identified by its address.

Then, you use the getTempC() method that accepts as argument the device address. With this method you can get the temperature from a specific sensor:

To get the temperature in Fahrenheit degrees, you can use the getTemF(). Alternatively, you can convert the temperature in Celsius to Fahrenheit as follows:

Шаг 6. Делаем 3D-корпус

Все создано в Fusion 360. В основании термометра есть место для батареи 9 В, переключателя Вкл/Выкл и спускового механизма (триггера), который представляет собой простую кратковременную кнопку. Крышка основания защелкивается на месте. Есть также пространство для прокладки проводки базовых компонентов в верхней части термометра.

Имеется отверстие для 0,96-дюймового OLED-дисплея и передняя часть на конце термометра для лазера и датчика MLX90614. Как лазер, так и датчик могут быть запрессованы в отверстие. Верхняя часть предназначена для Arduino Nano, и, честно говоря, я действительно недооценил количество проводов, необходимое для подключения в небольшом пространстве.

Все файлы можно скачать по этой ссылке.

Когда я вжал Arduino Nano в небольшое пространство, то потерял много проводов, поэтому в итоге я использовал клеевой пистолет, чтобы зафиксировать провода на месте, устанавливая Nano внутрь корпуса. Я всегда устанавливаю Arduino Nano в специальные держатели, на случай, если захочу использовать его для проектов позже, так что держатели заняли много дополнительного места, которое не понадобилось бы, если бы вы просто всё припаяли. Тем не менее, в конце концов, когда я все установил в корпус, то просто надавил на верхнюю крышку.

Теперь, когда у вас есть лазерный инфракрасный термометр, собранный и запрограммированный, пришло время проверить его!

Нажмите кнопку питания и подождите пока загрузится дисплей.

Реле (Relay)

Реле представляет собой электромагнитный переключатель, который управляется слабым током, а может включать и выключать значительно большие токи. Реле хорошо подходят для управления устройвами, питающимися от сети переменного тока, с помощью маломощных устройств постоянного тока.

Мы в нашем проекте будем использовать реле типа SPDT (Single Pole Double Throw — однополюсное на два направления), которое имеет 5 контактов как показано на следующем рисунке.

Когда к катушке реле не приложено никакого напряжения общий провод реле COM соединен с контактом NC (normally closed contact – нормально замкнутым контактом). Когда же к катушке реле будет приложено управляющее напряжение, то оно переключит рычаг (якорь) реле и тогда контакт COM будет уже соединен с контактом NO (normally open contact – нормально разомкнутым контактом), что позволит сравнительно большому току протекать через эти контакты. Реле изготавливаются на различные номиналы напряжения, мы в нашем проекте использовали реле на 5 В, которое позволяет коммутировать переменный ток 7A-250VAC.

Внешний вид реле показан на следующем рисунке. Реле сравнительно просто можно купить в любом магазине электронных деталей.

Внутренняя схема соединений реле показана на рисунке ниже и она содержит в своем составе транзистор, диод и резистор.

Шаг 4. Электроника

Теперь, когда вы собрали все необходимые компоненты, пришло время начать сборку всего вместе. Я бы порекомендовал сначала подключить все на макете, а затем, как только все заработало, приступить к пайке.

Схема нашего устройства (нажмите на схему для увеличения):

Слева у нас есть наш лазер с токоограничивающим резистором 200 Ом, управляемый от цифрового выхода 5. Также есть стандартная кнопка, которая подключена между 5 В и цифровым входом 2. Есть подтягивающий резистор 5 кОм, чтобы когда переключатель разомкнут, на вход ничего не идет, а вместо этого устанавливается на 0 В.

Справа у нас есть основной выключатель, который соединяет нашу батарею 9 В с выводами VIN и GND на Arduino Nano. Дисплей OLED и инфракрасный датчик температуры GY-906 подключены к 3,3 В, а линии SDA подключены к A4, а SCL к A5. На дисплее и GY-906 уже есть подтягивающие резисторы на линиях I2C.

По теме: Инфракрасный датчик температуры MLX90614

Temperature Sensor Alarm State

You can program into the DS18B20 upper and lower temperatures (into
non-volatile memory — internal EEPROM within the DS18B20 itself) so that if the
temperature goes outside the upper or lower limits an alarm condition is
created. This means you don’t have to continuously poll each (of possibly
hundreds of devces) to check for an out of range temperature condition.

The master controller can issue an alarm search command at regular
intervals- any DS18B20 connected to the 1-wire bus that has an alarm condition
will respond. The controller can then find out which device has the alarm
condition flag set.

Note: Functions are defined for setting
alarms in the . See note at
the end on the .

Способ 2: чтение датчика DS18B20 по адресу

Мы знаем, что каждому DS18B20 назначен уникальный 64-битный адрес, чтобы отличать их друг от друга. В этом методе мы найдем этот адрес для соответствующей маркировки каждого датчика. Затем этот адрес можно использовать для считывания каждого датчика в отдельности.

Поиск адресов датчиков DS18B20s на шине

Следующий скетч обнаруживает все DS18B20, присутствующие на шине, и печатает их адреса на 1-Wire в монитор последовательного порта.

Вы можете подключать только один датчик за раз, чтобы определить его адрес (или последовательно добавлять по одному новому датчику, чтобы вы могли идентифицировать каждый из них по его адресу). Затем вы можете пометить каждый датчик.

Теперь откройте монитор последовательного порта. Вы должны получить что-то подобное:

Рисунок 6 – Нахождение адресов 1-Wire всех датчиков DS18B20 на шине

Скопируйте все адреса, так как они нам понадобятся в следующем скетче.

Чтение показаний датчиков DS18B20 по адресу

Следующий скетч считывает температуру датчиков DS18B20 по их адресам. Прежде чем приступить к загрузке скетча, вам нужно изменить адреса датчиков DS18B20 на те, которые вы определили в предыдущем скетче.

Вывод вышеприведенного эскиза выглядит так

Рисунок 7 – Вывод показаний нескольких датчиков DS18B20 методом адреса

Объяснение кода

Как обычно, скетч начинается с включения библиотек, объявления вывода, к которому подключена шина датчиков, и создания объекта библиотеки .

Далее мы вводим адреса, которые были найдены ранее для каждого датчика температуры. В нашем случае имеем следующее.

Во фрагменте настройки мы инициализируем библиотеку путем вызова функции и инициализируем последовательную связь с ПК.

В цикле мы просто посылаем команду всем датчикам для преобразования температуры, используя функцию .

Затем, чтобы напечатать температуру датчика, мы вызываем пользовательскую функцию , для которой передается в качестве параметра.

Вышеприведенная функция просто вызывает библиотечные функции для отображения температуры в градусах Цельсия и для отображения температуры в градусах Фаренгейта.

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.