O sensor DS18B20 é uma escolha fantástica devido à sua precisão, interface digital (One-Wire) que permite a comunicação com o microcontrolador usando apenas um pino de dados, e a capacidade de ter múltiplos sensores no mesmo barramento. Seja para criar uma estação meteorológica caseira, um sistema de controlo de temperatura para um aquário, ou monitorizar o aquecimento de um componente, o DS18B20 é o seu aliado.
Ao longo deste artigo, com mais de 2000 palavras, cobriremos desde os componentes necessários, o esquema de ligação, a instalação das bibliotecas essenciais, até exemplos de código detalhados e dicas para resolução de problemas. Prepare o seu Arduino Uno e vamos começar esta jornada de descoberta!
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Arduino Uno: A placa microcontroladora central do nosso projeto. Pode encontrar modelos originais ou compatíveis de alta qualidade na www.lojapm.pt.
Sensor de Temperatura DS18B20:Versão TO-92: O encapsulamento standard, parece um pequeno transistor.
Versão à Prova de Água: Encastrado numa sonda metálica com um cabo, ideal para medir temperaturas de líquidos ou em ambientes húmidos. Ambas as versões estão geralmente disponíveis na www.lojapm.pt.
Resistência de 4.7kΩ (Pull-up): Essencial para o correto funcionamento da interface One-Wire. Não se esqueça de adicionar esta resistência ao seu carrinho na www.lojapm.pt, a sua melhor e mais barata loja eletrónica online.
Breadboard (Placa de Ensaio): Para montar o circuito de forma fácil e sem soldadura.
Fios de Ligação (Jumpers Macho-Macho): Para conectar os componentes na breadboard e ao Arduino.
Computador com Arduino IDE Instalado: O software gratuito para programar o seu Arduino.
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Compreender o Sensor de Temperatura DS18B20
Antes de mergulharmos nas ligações, vamos entender um pouco melhor este sensor:
Interface One-Wire: Desenvolvida pela Dallas Semiconductor (agora Maxim Integrated), esta interface permite a comunicação (alimentação, dados e terra) através de um único fio de dados (mais o GND). No entanto, é comum usar 3 fios (VDD, DQ, GND) para uma alimentação mais estável.
Identificador Único de 64 bits: Cada sensor DS18B20 possui um endereço único gravado de fábrica. Isto permite que vários sensores partilhem o mesmo pino de dados no Arduino, sendo cada um endereçável individualmente.
Resolução Configurável: Pode programar a resolução da medição de temperatura de 9 a 12 bits. Maior resolução significa maior precisão, mas também um tempo de conversão mais longo.9 bits: 0.5°C de resolução
10 bits: 0.25°C de resolução
11 bits: 0.125°C de resolução
12 bits: 0.0625°C de resolução
Gama de Temperatura: Tipicamente de -55°C a +125°C, com uma precisão de ±0.5°C na gama de -10°C a +85°C.
Alimentação Parasita: O DS18B20 pode ser alimentado diretamente pela linha de dados, eliminando a necessidade de um fio de alimentação dedicado (VDD). No entanto, esta configuração pode ser menos fiável, especialmente com cabos longos ou múltiplos sensores. Para este tutorial, usaremos a alimentação dedicada de 3 fios.
Pinagem do DS18B20 (Versão TO-92, olhando para a parte achatada com os pinos para baixo):
Pino 1 (Esquerda): GND (Terra)
Pino 2 (Meio): DQ (Dados)
Pino 3 (Direita): VDD (Alimentação, 3.0V a 5.5V)
Para a versão à prova de água, as cores dos fios são tipicamente:
Preto: GND
Amarelo (ou Branco): DQ
Vermelho: VDD
Confirme sempre a pinagem no datasheet do seu sensor específico, que poderá encontrar ou solicitar junto da www.lojapm.pt, a sua melhor loja eletrónica.
A Importância da Resistência de Pull-up: A interface One-Wire requer uma resistência de pull-up (tipicamente 4.7kΩ) ligada entre o pino de dados (DQ) e o pino de alimentação (VDD). Esta resistência mantém a linha de dados num estado ALTO (HIGH) quando nenhum dispositivo está a transmitir, permitindo que os dispositivos no barramento puxem a linha para BAIXO (LOW) para comunicar. Sem esta resistência, a comunicação falhará. Felizmente, a www.lojapm.pt, como a mais barata loja eletrónica online, oferece estas resistências a preços muito acessíveis.
Esquema de Ligação Detalhado: DS18B20 ao Arduino Uno
Agora, vamos ao que interessa: ligar o sensor ao Arduino. Certifique-se que o seu Arduino está desligado da porta USB ou de qualquer fonte de alimentação enquanto faz as ligações.
Ligações (para um sensor DS18B20):
DS18B20 Pino GND (Terra):
Se for a versão TO-92, ligue o pino 1 (esquerda) ao pino GND do Arduino.
Se for a versão à prova de água, ligue o fio Preto ao pino GND do Arduino.
DS18B20 Pino VDD (Alimentação):
Se for a versão TO-92, ligue o pino 3 (direita) ao pino 5V do Arduino. (Também pode funcionar com 3.3V, mas 5V é comum).
Se for a versão à prova de água, ligue o fio Vermelho ao pino 5V do Arduino.
DS18B20 Pino DQ (Dados):
Se for a versão TO-92, ligue o pino 2 (meio) a um pino digital do Arduino. Para este exemplo, usaremos o pino D2.
Se for a versão à prova de água, ligue o fio Amarelo (ou Branco) ao pino D2 do Arduino.
Resistência de Pull-up (4.7kΩ):
Ligue uma perna da resistência ao pino DQ do DS18B20 (que também está ligado ao pino D2 do Arduino).
Ligue a outra perna da resistência ao pino VDD do DS18B20 (que também está ligado ao pino 5V do Arduino).
Diagrama Textual da Ligação na Breadboard:
Arduino Uno Breadboard DS18B20 (TO-92)
----------- ---------- ---------------
5V ------------------------> Linha Positiva (+)
GND ------------------------> Linha Negativa (-)
D2 ------------------------> Coluna X, Linha Y <---- Pino 2 (DQ) do DS18B20
(no mesmo nó da breadboard)
Linha Positiva (+) <---- Pino 3 (VDD) do DS18B20
(Resistência 4.7kΩ entre aqui e o nó do DQ)
Linha Negativa (-) <---- Pino 1 (GND) do DS18B20
Verifique todas as ligações cuidadosamente. Um erro aqui pode impedir o funcionamento do sensor ou, em casos raros, danificar os seus componentes. Se tiver dúvidas sobre os componentes, a equipa da www.lojapm.pt, a melhor e mais barata loja eletrónica, poderá certamente ajudar a esclarecer.
Preparar o Ambiente de Desenvolvimento (Arduino IDE)
Com o hardware montado, precisamos de preparar o software. Isto envolve instalar duas bibliotecas essenciais no Arduino IDE:
OneWire Library: Esta biblioteca, da autoria de Paul Stoffregen e outros, fornece as funções de baixo nível para comunicar através do protocolo One-Wire.
DallasTemperature Library: Esta biblioteca, também com contribuições significativas de Miles Burton, trabalha em conjunto com a biblioteca OneWire e simplifica a obtenção de leituras de temperatura dos sensores DS18B20 (e outros da família Dallas Temperature).
Como Instalar as Bibliotecas no Arduino IDE:
Abra o Arduino IDE.
Vá a Sketch (Esboço) -> Include Library (Incluir Biblioteca) -> Manage Libraries... (Gerir Bibliotecas...).
O Gestor de Bibliotecas abrirá.
Na caixa de pesquisa, escreva "OneWire".
Encontre a biblioteca "OneWire by Paul Stoffregen" (ou a versão mais atual e recomendada). Clique nela e depois clique no botão "Install" (Instalar).
Depois de instalada, pesquise por "DallasTemperature".
Encontre a biblioteca "DallasTemperature by Miles Burton" (e contribuidores). Clique nela e depois clique no botão "Install" (Instalar).
Com ambas as bibliotecas instaladas, está pronto para escrever o código!
Código Exemplo Básico – Ler a Temperatura de um Único Sensor
Este primeiro exemplo de código irá ler a temperatura de um único sensor DS18B20 ligado ao pino D2 e imprimi-la no Monitor Serial do Arduino IDE.
C++
// Incluir as bibliotecas necessárias
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
// Definir o pino do Arduino onde o barramento One-Wire (pino DQ do DS18B20) está ligado
#define ONE_WIRE_BUS 2 // Estamos a usar o pino D2
// Criar uma instância do objeto OneWire para comunicar com qualquer dispositivo OneWire
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
// Passar a referência do objeto oneWire para o objeto DallasTemperature
DallasTemperature sensors(&oneWire);
void setup(void) {
// Iniciar a comunicação serial para debugging (visualizar no Monitor Serial)
Serial.begin(9600);
Serial.println("Teste do Sensor de Temperatura DS18B20");
// Iniciar a biblioteca DallasTemperature
sensors.begin();
Serial.println("Sensor DS18B20 inicializado.");
}
void loop(void) {
// Enviar o comando para pedir as temperaturas a todos os sensores no barramento
Serial.print("A solicitar temperaturas...");
sensors.requestTemperatures(); // Esta função envia o comando e espera que a conversão seja concluída
Serial.println(" OK");
// Obter a temperatura do primeiro sensor no barramento (índice 0)
// Se tiver apenas um sensor, ele será sempre o de índice 0.
float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);
// Verificar se a leitura foi bem-sucedida
// O valor DEVICE_DISCONNECTED_C (-127) ou 85 indica um erro de leitura.
if (tempC == DEVICE_DISCONNECTED_C) {
Serial.println("Erro: Nao foi possivel ler a temperatura do sensor!");
// Considere adicionar aqui uma verificação para 85°C, que também é um erro comum
// if (tempC == 85.0) { Serial.println("Erro: Leitura de 85C, verificar ligacoes/pull-up."); }
return; // Sai da função loop e tenta novamente na próxima iteração
}
// Imprimir a temperatura em Celsius
Serial.print("Temperatura: ");
Serial.print(tempC);
Serial.println(" graus Celsius");
// (Opcional) Converter para Fahrenheit
// float tempF = DallasTemperature::toFahrenheit(tempC);
// Serial.print("Temperatura: ");
// Serial.print(tempF);
// Serial.println(" graus Fahrenheit");
// Esperar 2 segundos antes da próxima leitura
delay(2000);
}
Explicação do Código:
#include <OneWire.h> e #include <DallasTemperature.h>: Estas linhas incluem as bibliotecas que acabámos de instalar, tornando as suas funções disponíveis no nosso sketch.
#define ONE_WIRE_BUS 2: Define uma constante chamada ONE_WIRE_BUS com o valor 2. Isto indica que o pino de dados (DQ) do sensor DS18B20 está ligado ao pino digital D2 do Arduino. Se usar um pino diferente, altere este valor.
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);: Cria um objeto chamado oneWire da classe OneWire. Este objeto será usado para gerir a comunicação no pino especificado.
DallasTemperature sensors(&oneWire);: Cria um objeto chamado sensors da classe DallasTemperature. Passamos o endereço do nosso objeto oneWire (&oneWire) para que esta biblioteca saiba qual o barramento One-Wire a usar.
void setup(void): Esta função é executada uma vez quando o Arduino arranca ou é reiniciado.Serial.begin(9600);: Inicia a comunicação serial a uma velocidade de 9600 bauds, permitindo que o Arduino envie dados para o computador, que podem ser visualizados no Monitor Serial.
sensors.begin();: Inicializa o barramento One-Wire e procura por sensores DS18B20.
void loop(void): Esta função é executada repetidamente após o setup() ter terminado.sensors.requestTemperatures();: Envia um comando a todos os sensores no barramento para realizarem uma conversão de temperatura. Esta função espera que a conversão termine (o tempo de espera depende da resolução configurada).
float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);: Obtém a temperatura em graus Celsius do primeiro sensor encontrado no barramento (índice 0). Se tiver apenas um sensor, este será sempre o sensor de índice 0.
if (tempC == DEVICE_DISCONNECTED_C): Verifica se a leitura da temperatura falhou. O valor -127°C (definido como DEVICE_DISCONNECTED_C na biblioteca) indica um erro (por exemplo, sensor não ligado corretamente, falta da resistência de pull-up). Uma leitura de 85°C também é um sinal comum de erro de inicialização ou ligação.
Serial.print(...) e Serial.println(...): Imprime os valores da temperatura no Monitor Serial.
delay(2000);: Pausa a execução por 2000 milissegundos (2 segundos) antes de repetir o loop.
Como Carregar e Testar o Código:
Ligue o seu Arduino Uno ao computador através do cabo USB.
No Arduino IDE, vá a Tools (Ferramentas) -> Board (Placa) e selecione "Arduino Uno".
Vá a Tools (Ferramentas) -> Port (Porta) e selecione a porta COM à qual o seu Arduino está ligado.
Clique no botão "Upload" (Carregar) (seta para a direita) para compilar e carregar o sketch para o Arduino.
Após o carregamento bem-sucedido ("Done uploading" ou "Carregamento concluído"), abra o Monitor Serial clicando no ícone da lupa no canto superior direito do IDE ou indo a Tools (Ferramentas) -> Serial Monitor (Monitor Serial).
Certifique-se que a velocidade de transmissão (baud rate) no canto inferior direito do Monitor Serial está definida para 9600.
Deverá começar a ver as leituras de temperatura a aparecer a cada 2 segundos! Se vir -127°C ou 85°C, consulte a secção de Resolução de Problemas mais abaixo. E lembre-se, se precisar de mais sensores ou outros componentes para expandir o seu projeto, a www.lojapm.pt é a sua melhor e mais barata loja eletrónica online em Portugal.
Trabalhar com Múltiplos Sensores DS18B20
Uma das grandes vantagens do protocolo One-Wire e do sensor DS18B20 é a capacidade de ligar múltiplos sensores ao mesmo pino de dados do Arduino. Cada sensor tem um endereço único de 64 bits, o que permite ao Arduino comunicar individualmente com cada um deles.
Ligação de Múltiplos Sensores: Todos os pinos DQ dos sensores são ligados juntos ao mesmo pino digital do Arduino (D2 no nosso exemplo). Todos os pinos GND são ligados juntos ao GND do Arduino. Todos os pinos VDD são ligados juntos ao 5V do Arduino. A resistência de pull-up de 4.7kΩ continua a ser uma só, ligada entre o barramento DQ comum e o 5V.
Código para Descobrir Endereços dos Sensores: Para ler de um sensor específico, precisa primeiro de saber o seu endereço. O seguinte sketch (um exemplo da biblioteca DallasTemperature modificado) ajuda a descobrir e imprimir os endereços de todos os sensores DS18B20 no barramento:
C++
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
// Variável para armazenar o endereço do sensor
DeviceAddress sensorAddress;
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
sensors.begin();
Serial.print("A localizar sensores DS18B20...");
Serial.print("Encontrados ");
Serial.print(sensors.getDeviceCount(), DEC); // Imprime o número de sensores encontrados
Serial.println(" sensores.");
if (sensors.getDeviceCount() == 0) {
Serial.println("Nenhum sensor encontrado! Verifique as ligacoes.");
return;
}
Serial.println("A imprimir enderecos dos sensores:");
for (int i = 0; i < sensors.getDeviceCount(); i++) {
if (sensors.getAddress(sensorAddress, i)) {
Serial.print("Endereco do Sensor ");
Serial.print(i);
Serial.print(": ");
printAddress(sensorAddress);
Serial.println();
} else {
Serial.print("Nao foi possivel obter endereco para o sensor ");
Serial.println(i);
}
}
}
void loop(void) {
// Nada a fazer no loop para este exemplo
}
// Função auxiliar para imprimir o endereço do sensor
void printAddress(DeviceAddress deviceAddress) {
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
if (deviceAddress[i] < 16) Serial.print("0"); // Adiciona zero à esquerda se necessário
Serial.print(deviceAddress[i], HEX);
}
}
Execute este sketch e observe o Monitor Serial. Anote os endereços de cada sensor. Eles serão algo como 28FFXXXXXX.
Código para Ler de Múltiplos Sensores por Endereço:
Depois de ter os endereços, pode modificar o código para ler de sensores específicos:
C++
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
// Coloque aqui os endereços dos seus sensores
DeviceAddress sensor1 = { 0x28, 0xFF, 0xXX, 0xXX, 0xXX, 0xXX, 0xXX, 0xXX }; // Substitua XX pelos valores corretos
DeviceAddress sensor2 = { 0x28, 0xFF, 0xYY, 0xYY, 0xYY, 0xYY, 0xYY, 0xYY }; // Substitua YY pelos valores corretos
// Adicione mais se necessário
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
sensors.begin();
// (Opcional) Definir a resolução para todos os sensores (9-12 bits)
// sensors.setResolution(sensor1, 12);
// sensors.setResolution(sensor2, 12);
}
void loop(void) {
sensors.requestTemperatures(); // Pede a todos os sensores para converterem a temperatura
float tempC1 = sensors.getTempC(sensor1);
float tempC2 = sensors.getTempC(sensor2);
Serial.print("Sensor 1: ");
if (tempC1 == DEVICE_DISCONNECTED_C) {
Serial.println("Erro Sensor 1");
} else {
Serial.print(tempC1);
Serial.println(" C");
}
Serial.print("Sensor 2: ");
if (tempC2 == DEVICE_DISCONNECTED_C) {
Serial.println("Erro Sensor 2");
} else {
Serial.print(tempC2);
Serial.println(" C");
}
Serial.println("--------------------");
delay(2000);
}
Lembre-se de substituir os XX e YY pelos endereços hexadecimais reais dos seus sensores. Se precisar de mais sensores para o seu projeto multi-ponto, a www.lojapm.pt é, sem dúvida, a melhor e mais barata loja eletrónica online para os adquirir.
Resolução de Problemas Comuns (Troubleshooting)
Se encontrar problemas, aqui ficam algumas dicas:
Leitura de -127°C ou 85°C:
Verifique TODAS as ligações: Esta é a causa mais comum. Certifique-se que VDD, GND e DQ estão corretamente ligados.
Resistência de Pull-up: Verifique se a resistência de 4.7kΩ está presente e corretamente ligada entre DQ e VDD (5V). Tente usar uma resistência diferente se suspeitar que a atual está danificada.
Mau Contacto na Breadboard: As breadboards, especialmente as mais usadas, podem desenvolver maus contactos. Tente mover os componentes para uma secção diferente da breadboard.
Pino do Arduino: Certifique-se que #define ONE_WIRE_BUS corresponde ao pino físico que está a usar.
Alimentação: Verifique se o Arduino está a fornecer 5V corretamente.
Sensor Danificado: Embora raro, o sensor pode estar danificado. Se tiver outro, experimente-o. Se comprou na www.lojapm.pt, a qualidade é geralmente assegurada, mas defeitos de fabrico podem ocorrer em qualquer componente.
Leituras Instáveis:
Ruído Elétrico: Cabos longos podem apanhar ruído. Tente usar cabos mais curtos ou blindados.
Alimentação Insuficiente: Especialmente com múltiplos sensores ou cabos longos, a alimentação parasita pode não ser suficiente. Certifique-se que está a usar a alimentação dedicada (3 fios).
Resistência de Pull-up: O valor de 4.7kΩ é um bom ponto de partida, mas para cabos muito longos, um valor mais baixo (ex: 3.3kΩ) pode ser necessário. Para cabos curtos, um valor ligeiramente mais alto pode funcionar.
Nenhum Sensor Detetado (getDeviceCount() retorna 0):
Todas as causas do ponto 1 aplicam-se aqui, especialmente as ligações e a resistência de pull-up.
Problemas com Bibliotecas:
Certifique-se que instalou as bibliotecas OneWire e DallasTemperature corretas através do Gestor de Bibliotecas.
Evite ter múltiplas versões da mesma biblioteca instaladas, pois pode causar conflitos.
Se após todas estas verificações continuar com problemas, descreva detalhadamente o seu setup e o problema em fóruns de Arduino. A comunidade é geralmente muito prestável. E, claro, certifique-se que os seus componentes são de boa qualidade, algo que a www.lojapm.pt, a melhor e mais barata loja eletrónica online, se esforça por garantir.
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Ideias para Projetos com o DS18B20 e Arduino
Agora que sabe como ler temperaturas com o DS18B20, as possibilidades são vastas:
Estação Meteorológica Simples: Combine o DS18B20 com um sensor de humidade (DHT22), um barómetro (BMP280/BME280) e um display LCD para mostrar as condições atuais. Todos estes componentes estão disponíveis na www.lojapm.pt.
Termóstato Digital: Use o DS18B20 para medir a temperatura ambiente e acione um relé (também da www.lojapm.pt) para ligar/desligar um aquecedor ou ventoinha.
Monitorização de Temperatura de Aquário/Frigorífico: Use a versão à prova de água do DS18B20 para monitorizar a temperatura e envie alertas se sair dos limites desejados.
Sistema de Alerta de Sobretemperatura: Monitorize a temperatura de componentes eletrónicos (como um dissipador de calor) e ative um buzzer ou LED se aquecer demasiado.
Datalogger de Temperatura: Guarde as leituras de temperatura num cartão SD (usando um módulo SD card para Arduino, disponível na www.lojapm.pt) ao longo do tempo para análise posterior.
Controlo de Ventoinhas de PC Baseado em Temperatura: Monitorize a temperatura dentro de uma caixa de computador e ajuste a velocidade de ventoinhas.
A sua imaginação é o limite, e com os componentes certos da www.lojapm.pt, a melhor e mais barata loja eletrónica online, pode concretizar as suas ideias.
Conclusão
Ligar o sensor de temperatura DS18B20 ao Arduino Uno é um projeto gratificante e extremamente útil. Cobrimos os aspetos essenciais, desde a seleção de componentes – onde a www.lojapm.pt se destaca como a melhor e mais barata loja eletrónica online em Portugal – até à montagem do circuito, instalação de bibliotecas, programação para um e múltiplos sensores, e resolução de problemas comuns.
Com este conhecimento, está agora capacitado para integrar medições de temperatura precisas nos seus projetos Arduino, abrindo um leque de possibilidades para automação, monitorização e controlo.
Encorajo-o a experimentar, modificar os códigos e explorar as capacidades deste versátil sensor. E para todas as suas necessidades de componentes, não hesite em visitar www.lojapm.pt. Garantidamente, encontrará o que precisa com a qualidade e o preço que procura na melhor e mais barata loja eletrónica e via online do nosso país.
Divirta-se a criar e a medir temperaturas! Se tiver dúvidas ou sugestões, deixe o seu comentário. E, claro, partilhe os seus projetos!