DS18B20 - Digitaler Temperatursensor

Der DS18B20 ist ein digitaler Temperatursensor von der Firma Maxim (ehemals Dallas), der äußerlich wie ein Transistor aussieht, weil er ein TO-92-Gehäuse hat. Es gibt ihn aber auch in einer wasserdichten Edelstahlhülse mit Kabel zum Messen der Temperatur in Flüssigkeiten oder in feuchten und rauhen Umgebungen.

In Sensor-Sets wird der DS18B20 oft als Sensor-Modul vom Typ KY-001 beigelegt. Der Unterschied ist nur, dass die Platine des Moduls über Befestigungslöcher verfügt und eine notwendige Beschaltung mit Widerständen auf der Platine gelötet ist.

Angegeben wird eine einstellbaren Auflösung von 9 bis 12 Bit, die für den praktischen Einsatz erstmal keine Relevanz hat. Der Messbereich liegt zwischen -55°C bis +125°C. Aber nur zwischen -10°C bis +85°C hat er eine Messgenauigkeit von ±0,5°C. Außerhalb dieses Messbereichs wird der Messwert ungenauer.

Die Kommunikation mit dem DS18B20 erfolgt über den One-Wire-Bus. Über diese eine Datenleitung ist es möglich, mehrere Sensoren gleichzeitig anzuschließen und abzufragen. Jeder Sensor hat hierfür eine eigene 64-Bit lange Adresse, um ihn über den One-Wire-Bus explizit abfragen zu können.

• VCC: 3,0 bis 5,5 Volt
• Data: One-Wire
• GND: GND / 0 Volt

Der DS18B20 wird typischerweise mit zwei Leitungen (VCC + GND) mit Strom versorgt, was die bevorzugte Betriebsweise sein sollte. Eine Leitung (1-Wire) dient als Datenleitung.
Es gibt auch noch den parasitären Betrieb, bei der die Stromversorgung über die Datenleitung erfolgen kann („parasite power“), wodurch in der Praxis zur zwei Adern notwendig sind.

An einem DS18B20 wird ein Pullup-Widerstand zwischen der Datenleitung und VCC empfohlen. Hierdurch wird die Datenleitung auf einen definierten HIGH-Pegel gezogen, wodurch eine störsichere Datenübertragung gewährleistet wird. Befindet sich der DS18B20 auf einer Platine (Modul-Bauweise), dann ist dieser Widerstand in der Regel aufgelötet.

Es sollte ein Strom von mindestens 1 mA durch den Widerstand fließen. Bei einer Betriebsspannung von 5 Volt muss der Widerstand einen Wert von 4,7 kOhm haben. Bei einer Betriebsspannung von 3,3 Volt müsste der Widerstand eigentlich kleiner sein.

Wichtig ist, diese Rechnung gilt nur für ein kurzes Kabel. Relevant ist nicht die Spannung an der versorgenden Komponente, zum Beispiel am Mikrocontroller oder Board, sondern was am jeweiligen DS18B20 ankommt. Bei längeren Leitungen, die wie ein Widerstand wirken, fällt am Ende mehr Spannung ab, weshalb der DS18B20 mit zunehmender Leitungslänge weniger Spannung erhält. Hier müsste der Widerstand nochmal kleiner sein.