Hoe een DS1820 One-Wire temperatuursensor aan te sluiten op een Raspberry Pi via GPIO

Binnen- of buitentemperatuur monitoren met een Raspberry Pi kan met een minimale setup. Deze gids laat zien hoe u een DS18S20 (DS1820) 1-Wire-sensor direct aan een GPIO-pin koppelt, temperaturen in software uitleest en de data logt met RRDtool.

Raspberry Pi en 1-Wire

De DS18S20, DS18B20 en DS1822 zijn allemaal 1-Wire-temperatuursensoren die in een TO-92-behuizing passen en een sensor, ADC en seriële interface combineren. Hoewel ze dezelfde pinout en software-interface delen, verschillen ze in kosten en nauwkeurigheid – de DS18S20 biedt ±0,5 °C nauwkeurigheid, de DS18B20 ±0,5 °C, en de DS1822 ±0,5 °C ook, maar de laatste is goedkoper.

Elk apparaat heeft drie pinnen: Ground (GND, pin 1), Data (DQ, pin 2) en Voeding (V_DD, pin 3). Een parasitaire voeding (3–5 V) stelt de sensor in staat om uitsluitend vanuit de datalijn gevoed te worden met behulp van een pull-up-weerstand.

Slechts één weerstand

Sluit de DQ-pin van de sensor aan op GPIO 4 op de Pi. Verbind GND met de ground van de Pi en V_DD met GND, wat parasitaire voeding inschakelt. Plaats een 4,7 kΩ pull-up tussen 3,3 V en GPIO 4. Een klein breadboard of een rechte-hoek-header houdt de bedrading netjes en past binnen de officiële behuizing van de Pi.

1-Wire Software Drivers

Op Raspbian (of een andere Debian-gebaseerde distro) laad de kernelmodules met:

sudo modprobe w1-gpio pullup=1
sudo modprobe w1-therm

De pullup=1 vlag vertelt de driver dat de sensor gevoed wordt via de pull-up-weerstand. Na het laden verschijnt elke sensor als een submap onder /sys/bus/w1/devices. De mapnaam bestaat uit de familiecodes en de unieke 64-bit identifier van de sensor: DS18S20/DS1820 gebruiken familiecodes 10, DS18B20 gebruikt 28, en DS1822 gebruikt 22.

Binnen elke map zit w1_slave, wat twee regels bevat. De eerste toont de ruwe registerdump en een CRC-check. De tweede eindigt op t=xxxx, de temperatuur in milligraden Celsius. Voorbeeld:

cd /sys/bus/w1/devices
cd 10-000801b5*
cat w1_slave
0f 00 4b 46 ff ff 06 10 0c : crc=0c YES
0f 00 4b 46 ff ff 06 10 0c t=7375

De waarde 7375 correspondeert met 7,375 °C. Let op dat de datasheet een nauwkeurigheid van ±0,5 °C specificeren, dus de ware temperatuur ligt binnen ±0,5 °C van de meting.

Om ervoor te zorgen dat de modules bij opstart laden, voeg ze toe aan /etc/modules:

# /etc/modules
w1-gpio pullup=1
w1-therm

Round-Robin Database (RRDtool)

Voor lange-termijnopslag en visualisatie is RRDtool ideaal. Installeer het met:

sudo apt-get install rrdtool python-rrdtool

Definieer een database die elke 15 minuten een waarde registreert en dagelijkse aggregaten tien jaar bewaart:

rrdtool create temperature.rrd --step 900 \
DS:temp0:GAUGE:1200:-40:80 \
DS:temp1:GAUGE:1200:-40:80 \
RRA:AVERAGE:0.5:1:960 \
RRA:MIN:0.5:96:3600 \
RRA:MAX:0.5:96:3600 \
RRA:AVERAGE:0.5:96:3600

Data-acquisitie met Python

Hieronder is een minimaal Python-script dat w1_slave leest en de waarde in de RRDtool-database invoegt. Pas de sensorpaden en databasebestandsnaam aan naar behoefte.

import os
import rrdtool
W1_PATH = '/sys/bus/w1/devices'
DB_FILE = 'temperature.rrd'

def read_temp(sensor_id):
    with open(f'{W1_PATH}/{sensor_id}/w1_slave') as f:
        lines = f.readlines()
    if lines[1].strip().endswith('YES'):
        temp_milli = int(lines[1].strip().split('t=')[-1])
        return temp_milli / 1000.0
    return None

# Voorbeeld voor twee sensoren
temps = {
    'temp0': read_temp('10-000801b5'),
    'temp1': read_temp('28-0000045e')
}
rrdtool.update(DB_FILE, ','.join(str(t) for t in temps.values()))

Voer het script periodiek uit (bijv. via cron) om de database bijgewerkt te houden.