Cảm biến nhiệt độ DS18B20

Cấu tạo

Cảm biến nhiệt độ DS18B20 có thiết kế nhỏ gọn với dạng đóng gói TO-92, bao gồm ba chân: VCC (cấp nguồn), GND (mass), và DQ (dữ liệu). Thiết bị có thể hoạt động ở chế độ parasite power, chỉ cần kết nối hai chân DQ và GND, giúp giảm thiểu dây nối. DS18B20 sử dụng giao tiếp 1-Wire®, cho phép kết nối nhiều cảm biến trên cùng một đường truyền dữ liệu. Cảm biến có độ chính xác ±0.5°C trong khoảng -10°C đến +85°C, với độ phân giải từ 9-bit đến 12-bit có thể điều chỉnh. Mỗi thiết bị đi kèm mã số 64-bit duy nhất, giúp nhận diện chính xác trong hệ thống mạng lưới cảm biến. Bạn có thể tham khảo thêm ở phần thông số kỹ thuật.

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến nhiệt độ DS18B20 hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi nhiệt độ thành tín hiệu số. Khi đo nhiệt độ, cảm biến sử dụng một bộ cảm biến nhiệt điện trở bên trong để xác định mức nhiệt. Dữ liệu này sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu số với độ phân giải từ 9-bit đến 12-bit và truyền qua giao tiếp 1-Wire® về vi điều khiển. DS18B20 có thể hoạt động ở chế độ parasite power, cho phép sử dụng chỉ hai dây (DQ và GND) mà không cần nguồn cấp riêng. Mỗi cảm biến có mã định danh 64-bit giúp hệ thống phân biệt từng cảm biến khi sử dụng nhiều thiết bị trên cùng một đường truyền.

Hướng dẫn sử dụng

• Kết nối chân DQ của DS18B20 với một vi điều khiển, có thể sử dụng điện trở pull-up 4.7kΩ để đảm bảo đường truyền dữ liệu ổn định.
• Nếu sử dụng chế độ parasite power, chỉ cần kết nối hai chân DQ và GND, bỏ qua VCC. Nếu cấp nguồn riêng, nối VCC với nguồn 3.0V – 5.5V.
• Lập trình vi điều khiển để giao tiếp với DS18B20 qua giao thức 1-Wire® nhằm đọc dữ liệu nhiệt độ. Có thể điều chỉnh độ phân giải từ 9-bit đến 12-bit để tối ưu hiệu suất.
• Sử dụng mã định danh 64-bit để phân biệt và quản lý nhiều cảm biến trên cùng một đường dữ liệu nếu cần giám sát nhiều điểm nhiệt độ.

Ứng dụng

Cảm biến nhiệt độ DS18B20 được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động, thiết bị giám sát nhiệt công nghiệp, hệ thống HVAC, và các thiết bị tiêu dùng như máy đo nhiệt độ. Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong hệ thống cảnh báo nhiệt độ, theo dõi môi trường, và nghiên cứu khoa học. Nhờ khả năng giao tiếp 1-Wire®, cảm biến này phù hợp cho các ứng dụng cần nhiều điểm đo nhiệt độ nhưng chỉ sử dụng ít dây kết nối.

Ưu điểm và nhược điểm

DS18B20 có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, giao tiếp 1-Wire® đơn giản, và khả năng hoạt động ở chế độ parasite power giúp giảm số lượng dây kết nối. Độ chính xác cao với sai số ±0.5°C trong dải nhiệt độ phổ biến giúp ứng dụng linh hoạt. Cảm biến này cũng có độ phân giải có thể điều chỉnh và mã định danh 64-bit duy nhất, thuận tiện khi sử dụng nhiều thiết bị. Tuy nhiên, DS18B20 có tốc độ phản hồi chậm hơn so với một số cảm biến nhiệt độ tương tự và yêu cầu lập trình để giao tiếp đúng cách với vi điều khiển.