CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

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cars10
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CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#1

Beitrag von cars10 » Samstag 20. August 2016, 13:18

Ich würde mal gerne Teile des Aufbaus für den Raspberry Pi mit CraftBeerPi dokumentieren.
Leider ist es mir nicht gelungen, Bilder im CraftBeerPi Wiki bei Github zu integrieren. Außerdem habe ich auch grad keine Lust das ganze zuerst auf Englisch zu schreiben :)
Daher fange ich also mal hier an, wenn das auch den Nachteil mit sich bringt, dass es nicht von der Community bearbeitet werden kann. Wer kann und mag soll sich frei fühlen, das im Wiki einzubauen.
Genug der Vorrede, los geht‘s:

Anschluss des DS18x20 Temperatursensors an den Raspberry Pi

Zunächst, für die Ungeduldigen die von mir empfohlene Variante zum anschließen. Erläuterungen dann weiter unten.

Der DS18x20 hat 3 Anschlüsse. Vermutlich habt Ihr eine „verpackte“ Variante bei der nur 3 Kabel herausschauen. In den allermeisten Fällen wird die Farbcodierung folgende sein:
rot : Spannungsversorgung
schwarz oder blau : Masse bzw. GND
gelb oder weiß : Datenleitung
Wenn Ihr andere Farben habt müsst Ihr beim Lieferanten eventuell nach der Belegung fragen.

Ich empfehle
  • die rote Leitung an den physikalischen Pin 2 des Raspberry Pi GPIO anzuschließen. Das ist einer der 5V Anschlüsse des GPIO.
  • Die schwarze/blaue Leitung empfehle ich an den physikalischen Pin 6 des Raspberry Pi GPIO anzuschließen. Das ist einer der GND Anschlüsse des GPIO.
  • Die gelbe/weiße Leitung muss an den physikalischen Pin 7 des Raspberry Pi GPIO angeschlossen werden. Das ist der GPIO04 des GPIO.
  • Wichtig ist nun noch ein Widerstand von 4,7 kOhm zwischen den physikalischen Pin 1 des Raspberry Pi GPIO und der gelben/weißen Leitung anzuschließen. Wo Ihr diesen anschließt (also direkt am Pi, oder z.B. an einer Buchse am Gehäuse) ist egal.
Folgendes Bild soll das verdeutlichen:
DS1820.png
DS1820.png (11.52 KiB) 2894 mal betrachtet
Damit funktioniert euer Temperaturfühler am CraftBeerPi. Für die 3,3V, 5V und GND Anschlüsse könnt Ihr freilich auch jeden anderen Pin am GPIO nehmen, der dieses Signal zur Verfügung stellt:
GPIO.png
GPIO.png (32.54 KiB) 2894 mal betrachtet
Wer mehr erfahren möchte, kann gerne weiterlesen, ansonsten testet am besten mal den Sensor. Im zweifel nochmal die Verdrahtung und vor allem die Verbindungen prüfen.

Warum benötigt der DS18x20 einen Widerstand zwischen 3,3V und der Signalleitung?
Wie ihr wisst tauschen sich Computer mit Einsen und Nullen aus. So passiert das auch bei der Kommunikation zwischen DS18x20 und dem Pi. Eine“Eins“ bedeutet dabei eine Spannung nahe der Versorgungsspannung. Eine „Null“ eine Spannung nahe 0V (Masse bzw. GND). Damit der DS18x20 nun mit dem Pi „reden“ kann hat er so etwas wie ienen Schalter eingebaut, mit dem er seinen Ausgang gegen seinen GND Anschluss schaltet. Damit „sieht“ der Pi dann an seinem Eingang eben ein Signal nahe 0V. Damit der Pi aber, wenn der Schalter im DS18x20 aus ist, trotzdem etwas sieht ist der Widerstand nötig. Dieser sorgt dann nämlich dafür, das der Pi in diesem Fall 5V sieht. Es gibt noch weitere Gründe, warum dies so gelöst ist, u.a. weil eben auch mehrere DS18x20 angeschlossen werden können, aber das soll hier erst mal reichen. Damit ist aber auch klar, warum man den Widerstand am Pi an den 3,3V Anschluss anschließen muss. Die Eingänge des Pi erwarten als „Eins“ eine Spannung von 3,3V. Damit er die „Einsen“ und „Nullen“ also sauber erkennt ist dies nötig.

Weitere Anschlussmöglichkeiten
Ich empfehle den oben beschriebenen Weg zum Anschließen des DS18x20 deshalb, weil er meiner Meinung nach der robusteste ist. Zudem ist dieser Weg mit kaum Mehraufwand verbunden.
Wer sich umschaut wird auch lesen könne, dass der Anschluss der roten Leitung auch an 3,3V erfolgen kann. Das funktioniert sicher in vielen Fällen. Die Versorgungsspannung des DS18B20 ist mit 3V bis 5,5V angegeben. Damit ist der Abstand bei 5V Versorgung zur Untergrenze einfach deutlich höher. Je nach dem wie lange eure Leitungen sind, wie viele Stecker Ihr in der Kette habt kann das mit den 3,3V schon grenzwertig sein. Wie gesagt, meist wird es tun, aber wenn nicht sucht Ihr euch einen Wolf nach der Ursache. Die Versorgung statt dessen an 5V zu hängen ist dagegen nicht wirklich mehr Aufwand.
Man liest auch, das der DS18x20 in einem „parasitären“ Modus betrieben werden kann. Da spart man sich dann ein Kabel für die Versorgungsspannung, weil der DS18x20 sich sie nötige Energie aus der Datenleitung zieht. Allerdings steht schon im Datenblatt, das dies in den „allermeisten“ Fällen ausreichend ist. Nur wenn der DS18x20 eine Temperaturmessung macht ist ein höherer Strom nötig, als durch den Widerstand bereit gestellt werden kann. Als Abhilfe soll man einen Schalter einbauen, der in dieser Zeit den Ausgang des DS18x20 hart auf die Versorgung schaltet. Diesen müsste dann aber der PI wieder steuern, was bei CraftBeerPi nicht vorgesehen ist und aus meiner Sicht nicht den Aufwand rechtfertigt um eine Leitung zu sparen.
Daher meine Empfehlung wie oben, weil dies die robusteste Variante ist.

Warum schreibst du immer DS18x20?
Es gibt die Temperatursensoren in der Ausführung DS18B20 und DS18S20. Eventuell auch weitere. Soweit ich das verstehe sind die unterscheide die voreingestellten Genauigkeiten. Man kann die Sensoren aber beide „umstellen“ so das es soweit ich glaube egal ist, welchen man verwendet.

Soviel von meiner Seite. Gerne ergänzen, weiterverwenden oder am besten, ins CraftBeerPi Wiki kopieren.

Grüße,

cars10
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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#2

Beitrag von Manuel83 » Samstag 20. August 2016, 17:04

Super gut! Vielen Dank für die ausführliche Beschreibung. Ich muss echt mal die CraftBeerPi Seite updaten. :thumbup

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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#3

Beitrag von alexbrand » Samstag 20. August 2016, 20:57

Das ist eine tolle Anleitung!

Ich kann noch empfehlen, gerade bei mehreren Sensoren im OW-Netzwerk und/oder längeren Leitungswegen, möglichst nahe an jedem Sensor noch eine Kapazität zwischen VDD und GND zu schalten. Die Literatur empfiehlt hier 100 nF. Das stabilisiert die Spannung und sorgt für zuverlässigere Messungen.

Ich nutze die DS18S20-Sensoren seit Jahren in einer sternförmigen Verkabelung mit vielen Sensoren in meiner Hausautomation. Anfangs gab es häufig Probleme beim Messen. Seitdem ich die Kondensatoren im Netzwerk verteilt habe, gibt es keine Probleme mehr.

Gruß

Alex
Home brewing. More control. Less risk. If I had to explain you wouldn't understand.

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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#4

Beitrag von cars10 » Dienstag 11. Oktober 2016, 20:38

Für Leute die nicht löten wollen / können gibt es fertige Boards mit Schraubklemmen.
Hier zum Beispiel oder aus China in günstig (da darauf achten, das die Platine schon fertig aufgebaut ist).
Ich habe selber kein solches Board, nach meinem Verständnis sind aber alle (?) Pins des GPIO auf Schraubleisten herausgeführt.

Grüße,

cars10
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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#5

Beitrag von Neisaufdepp » Sonntag 10. Februar 2019, 07:33

Hallo!
Habe meine Sensoren wie oben beschrieben mit 5V versorgt. Bin gerade am Brauen und es kam jetzt zweimal zu einen "Kurzschluß" welcher den Raspberry abstürzen ließ. Erst nach entfernen der Versorgungsspannung 5V bzw. 3,3V ließ dieser sich wieder starten. Jetzt im Moment braue ich ohne Versorgungsspannung und die Messungen funktionieren trotzdem!?
Ich hoffe jemand kann mir helfen und den Fehler eingrenzen. Kann eventuell ein "Kriechstrom" der Anlage an der Edelstahlhülse den Fehler verursachen? Sollte die Hülse nicht galvanisch getrennt sein zum eigentlichen Sensor?
Grüße!

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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#6

Beitrag von beryll » Sonntag 10. Februar 2019, 11:37

Neisaufdepp hat geschrieben:
Sonntag 10. Februar 2019, 07:33
Hallo!
Habe meine Sensoren wie oben beschrieben mit 5V versorgt. Bin gerade am Brauen und es kam jetzt zweimal zu einen "Kurzschluß" welcher den Raspberry abstürzen ließ. Erst nach entfernen der Versorgungsspannung 5V bzw. 3,3V ließ dieser sich wieder starten. Jetzt im Moment braue ich ohne Versorgungsspannung und die Messungen funktionieren trotzdem!?
Ich hoffe jemand kann mir helfen und den Fehler eingrenzen. Kann eventuell ein "Kriechstrom" der Anlage an der Edelstahlhülse den Fehler verursachen? Sollte die Hülse nicht galvanisch getrennt sein zum eigentlichen Sensor?
Grüße!
Kannst Du ein Foto von deiner Verkabelung einstellen? Das ist sonst ein Fischen im Trüben und das macht keinen Spaß ;-)

VG Peter
"Um...Snoochie boochies" Romrod... BONG!!!!!
(Aktueller Bericht aus dem Gärfass)

HBST Saar-Lor-Lux
Terminfindung Treffen der Saar-Lor-Lux Brauer

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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#7

Beitrag von irrwisch » Sonntag 10. Februar 2019, 11:59

Und mal ein Foto von deinem Sensor.
Die Hülle ist nicht mit dem Sensor verbunden logischerweise.

Wenn du diese typischen China Dinger hast, die sind nicht Wasserdicht die kann man nicht direkt ins Medium hängen! Der Schrumpfschlauch und die Kabelummantellung sind auch nicht lebensmittelecht. Man braucht eine Thermohülse dafür.
Das könnte den Kurzschluss erklären falls du den Direkt ins Medium gehängt hast.

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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#8

Beitrag von Neisaufdepp » Sonntag 10. Februar 2019, 12:58

Hallo,
Danke für eure Antworten!
Hab die Sensoren jetzt ausgebaut (konnte ohne Versorgungsspannung fertig brauen).
Berühren sich beide Edelstahlhülsen bei angelegter Versorgungsspannung 5V oder 3,3V kommt es zum Kurzschluß, manchmal reicht schon das Anlegen der Versorgungsspannung aus.
Hab jetzt andere "trockene" Sensoren angeschlossen und es funktioniert.
Die Edelstahlhülsen kommen bei mir mit der Flüssigkeit in Kontakt, da sie mit einer Klemmverschraubung in die Behälter montiert werden.
Ich denke sogar die Edelstahlhülse ist undicht. Wenn man das Bild vergrößert wirkt die Hülse richtig porös.
Fühler.jpg
Sind von Ama….., 2Stk. für 10 EUR incl. Versand.
Was haltet ihr von denen hier:
https://www.sensorshop24.de/temperaturf ... d/a-96461/
Sind zwar teuer, aber wenn dann Ruhe ist.....
Hier die Verkabelung:
Verkabelung.jpg
Grüße!

irrwisch
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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#9

Beitrag von irrwisch » Sonntag 10. Februar 2019, 14:20

1. ja die Sensoren mit Silikonkabel und verpresster Hülse sind ok, habe auch so einen.
Die gibts auch auf eBay nen bissl günstiger.

Alternativ kaufst du dir ne Edelstahltauchhülse wo du den Sensor reinsteckst
Sowas:
https://rover.ebay.com/rover/0/0/0?mpre ... 3064738631

Da kann man dann auch einfach nen normalen Ds18b20 ohne Hülse reinschieben.
Diese Tauchhülse gibts auch in billig von Aliexpressnaus China.

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igami
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Re: CraftBeerPi – Anschluss Temperatursensor DS18x20

#10

Beitrag von igami » Sonntag 10. Februar 2019, 15:11

Ich setze beim nächsten Brauen auf Gosund Sp1 mit ausgeführtem Temperatursensor.
Das ganze wird dann per MQTT an CraftBeerPi angebunden.

Ist allerdings noch nicht ganz fertig.

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