ds18b20温度传感器原理详解

DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。 [1]DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号发送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。

感器参数

测温范围为-55℃到+125℃，在-10℃到+85℃范围内误差为±0.4°。

返回16位二进制温度数值

主机和从机通信使用单总线，即使用单线进行数据的发送和接收

在使用中不需要任何外围元件，独立芯片即可完成工作。

掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，通过配置寄存器可以设定数字转换精度和报警温度，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

每个DS18B20都有独立唯一的64位-ID，此特性决定了它可以将任意多的DS18b20挂载到一根总线上，通过ROM搜索读取相应DS18B20的温度值

宽电压供电，电压2.5V~5.5V

DS18B20返回的16位二进制数代表此刻探测的温度值，其高五位代表正负。如果高五位全部为1，则代表返回的温度值为负值。如果高五位全部为0，则代表返回的温度值为正值。后面的11位数据代表温度的绝对值，将其转换为十进制数值之后，再乘以0.0625即可获得此时的温度值。

它的内部结构主要包括以下几个部分：

1. 温度传感器：DS18B20使用了一个内置的温度传感器，通常是一个热敏电阻。该传感器能够根据环境温度的变化来改变其电阻值，从而提供与温度相关的电信号。

2. 数字转换器：DS18B20内部包含一个数字转换器，用于将传感器输出的模拟电信号转换成数字信号。该数字转换器能够将温度值转换为相应的数字温度。

3. 存储器：DS18B20还拥有一个小型存储器，用于存储传感器的唯一标识符(ROM代码)和配置参数等信息。每个DS18B20传感器都有自己独特的64位ROM代码，用于在1-Wire总线上进行寻址。

4. 控制电路：为了实现与外部设备的通信，DS18B20内部还包含了一些控制电路，用于处理1-Wire总线的通信协议。这些电路负责与主控器进行数据传输、命令接收和响应等操作。

5. 1-Wire接口：DS18B20采用了1-Wire总线接口进行通信。1-Wire总线是一种基于单个数据线和地线的串行通信协议，它允许多个DS18B20传感器通过单个数据线与主控器进行通信。

DS18B20温度传感器的内部结构包括温度传感器、数字转换器、存储器、控制电路和1-Wire接口。这些组成部分协同工作，使得DS18B20能够提供精确的数字温度测量结果并与其他设备进行通信。

ds18b20温度传感器的工作原理

DS18B20温度传感器是一种数字温度传感器，其工作原理基于热敏电阻的特性和数字信号转换。

1. 热敏电阻原理：

DS18B20内部的温度传感器是一个热敏电阻，即电阻值随温度的变化而变化。通常，它是由特殊材料(如铜、镍或铂)制成的。当温度升高时，电阻值升高;当温度降低时，电阻值降低。

2. 电路结构：

DS18B20通过将电流通过热敏电阻，测量电阻值来获取温度信息。传感器内部包含一个恒流源，用来驱动电流通过热敏电阻。

3. 数字信号转换：

DS18B20内部的数字转换器负责将热敏电阻的电阻值转换为相应的数字温度值。它使用了一种称为Sigma-Delta调制的技术。数字转换器对热敏电阻的电压进行采样和量化，并将结果转换为数字信号。这些数字信号经过处理后，可以得到对应的温度值。

4. 存储器和标识符：

DS18B20内部还包含一个小型的存储器，用于存储传感器的唯一标识符(ROM代码)和配置参数等信息。这个标识符可以用来在1-Wire总线上进行寻址和识别。

5. 1-Wire通信：

DS18B20采用了1-Wire总线协议进行与主控器的通信。1-Wire总线只需要单根数据线和地线，通过主控器发送指令和接收传感器的响应。

DS18B20温度传感器工作原理是通过驱动恒定电流通过热敏电阻，测量电阻值并使用内部的数字转换器将其转换为数字温度值。同时，它使用1-Wire通信协议与主控器进行通信。这种设计使得DS18B20具有简单、精确和数字化的温度测量能力。