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温度传感器DS18B20

前言

本节主要内容是为Home Assistant主机添加一个常用的DS18B20温度传感器,实现温度定时采集。为了方便演示,本教程会使用核桃派PicoW(ESP32S3)驱动DS18B20,然后每秒往核桃派Home Assistantz主机上报温度数据。

  • DS18B20金属探头封装

ds18b20

实验目的

核桃派Home Assistant主机添加DS18B20温度传感器,采集温度数据。

实验讲解

温度传感器需要用到Home Assistant MQTT组件中的sensor。实验的关键是搞清楚发现MQTT设备的主题信息以及控制方法,具体说明如下:

MQTT主题

下面这个主题用于Home Assistant主机通过MQTT发现该设备:

homeassistant/sensor/picow_ds18b20/config
  • homeassistant:默认的前缀
  • sensor: 温度传感器使用的MQTT元件为sensor
  • picow_ds18b20: 实体的ID,需要唯一,这里自定义的内容,表示核桃派PicoW的温度传感器;
  • config:默认的后缀

MQTT消息

{
"name": "temp",
"device_class": "temperature",
"state_topic": "picow_ds18b20/sensor/temperature/state",
"unique_id": "picow_ds18b20",
"value_template": "{{ value_json.temperature }}" ,

"device": {
"identifiers": "picow_x",
"name": "picow"
}
}

实体

  • "name":"temp": 实体名称,自定义填写;
  • "device_class":"temperature": 组件类型,跟前面主题配置信息相关,不能填错,比如这里的temperature是组件sensor下的一个可用实体;
  • "state_topic":"picow_ds18b20/sensor/temperature/state": 用于注册实体后发布相关属性主题,这里用来发送温度数据,主题内容自定义,保证不同实体的主题不一样即可;
  • "unique_id":"picow_ds18b20": 实体ID,自定义,务必保证每个实体唯一;

设备

告知Home Assistant实体对应的设备。

  • "identifiers":"picow_x": 识别标识符,每个设备唯一,例:picow_1,pico_2 ...
  • "name":"picow": 设备名称,自定义;

更多MQTT sensor内容可查阅官方文档:https://www.home-assistant.io/integrations/sensor.mqtt/

代码编写流程如下:

基于核桃派PicoW实现

本实验使用核桃派PicoW(ESP32-S3)连接DS18B20温度传感器,使用方法参考:核桃派PicoW教程,保证核桃派PicoW和核桃派1B连接到同一个路由器下即可:

ds18b20

参考代码

'''
实验名称:Home Assistant 温度传感器DS18B20
实验平台:核桃派1B + 核桃派PicoW
作者:WalnutPi
说明:编程实现Home Assistant 采集温度传感器DS18B20温度数据
'''

import network,time
from simple import MQTTClient #导入MQTT板块
from machine import Pin,Timer

import onewire,ds18x20

LED=Pin(46, Pin.OUT) #初始化WIFI指示灯

#WIFI连接函数
def WIFI_Connect():

global LED

wlan = network.WLAN(network.STA_IF) #STA模式
wlan.active(True) #激活接口
start_time=time.time() #记录时间做超时判断

if not wlan.isconnected():
print('connecting to network...')
wlan.connect('01Studio', '88888888') #输入WIFI账号密码

while not wlan.isconnected():

#LED闪烁提示
LED.value(1)
time.sleep_ms(300)
LED.value(0)
time.sleep_ms(300)

#超时判断,15秒没连接成功判定为超时
if time.time()-start_time > 15 :
print('WIFI Connected Timeout!')
break

if wlan.isconnected():
#LED点亮
LED.value(1)

#串口打印信息
print('network information:', wlan.ifconfig())

return True

else:
return False


#接收数据任务
def MQTT_Rev(tim):
client.check_msg()

#执行WIFI连接函数并判断是否已经连接成功
if WIFI_Connect():

CLIENT_ID = 'WalnutPi-PicoW-X' # 客户端ID
SERVER = '192.168.1.118' # MQTT服务器地址
PORT = 1883
USER='pi'
PASSWORD='pi'

client = MQTTClient(CLIENT_ID, SERVER, PORT, USER, PASSWORD) #建立客户端对象
client.connect()

#注册设备
TOPIC = "homeassistant/sensor/picow_ds18b20/config"
mssage = """{
"name": "temp",
"device_class": "temperature",
"state_topic": "picow_ds18b20/sensor/temperature/state",
"unique_id": "picow_ds18b20",
"value_template": "{{ value_json.temperature }}" ,

"device": {
"identifiers": "picow_x",
"name": "picow"
}
}
"""

client.publish(TOPIC, mssage)


#初始化DS18B20
ow= onewire.OneWire(Pin(1)) #使能单总线
ds = ds18x20.DS18X20(ow) #传感器是DS18B20
rom = ds.scan() #扫描单总线上的传感器地址,支持多个传感器同时连接

def temp_get(tim):
ds.convert_temp()
temp = ds.read_temp(rom[0]) #温度显示,rom[0]为第1个DS18B20

print(str('%.2f'%temp)+' C') #终端打印温度信息

TOPIC = "picow_ds18b20/sensor/temperature/state"
mssage = '{"temperature": %.2f}'%temp
client.publish(TOPIC, mssage)


#开启RTOS定时器1
tim = Timer(1)
tim.init(period=1000, mode=Timer.PERIODIC,callback=temp_get) #周期为1000ms

while True:

pass

实验结果

根据上述代码将DS18B20连接到核桃派PicoW的引脚1,接线图如下:

ds18b20

使用Thonny IDE连接核桃派PicoW开发板,运行上面代码:

ds18b20

运行成功后可以在MQTT集成找到DS18B20传感器设备:

ds18b20

可以添加到首页仪表盘:

ds18b20