Series ESP32 & Cảm biến: Bài 19 – Đọc cảm biến DS18B20: đo nhiệt độ (1-Wire) & theo dõi realtime

Sau khi hoàn thành Level 2 với I2C + RTC, chúng ta tiếp tục mở rộng sang một giao thức rất phổ biến khác trong IoT: 1-Wire.

Cảm biến tiêu biểu nhất cho giao thức này là DS18B20 – cảm biến đo nhiệt độ chính xác, ổn định và có thể gắn nhiều sensor trên cùng một dây.

Bài này tập trung vào:

• Làm quen 1-Wire protocol
• Đọc nhiệt độ với DS18B20
• Gửi dữ liệu realtime lên IoTLabs Cloud MQTT

1. Vì sao DS18B20 rất được ưa chuộng?

DS18B20 được dùng rất nhiều trong:

• Giám sát nhiệt độ kho lạnh
• Đo nhiệt độ nước, môi trường ẩm
• Hệ thống nhiều điểm đo nhiệt

Ưu điểm nổi bật:

• Độ chính xác tốt (±0.5 °C)
• Chỉ cần 1 dây data
• Có thể nhiều cảm biến chung 1 GPIO
• Mỗi cảm biến có ID riêng (ROM code)

Đây là cảm biến “kinh điển” cho IoT đo nhiệt.

2. Giới thiệu nhanh về giao thức 1-Wire

Khác với I2C:

• I2C: nhiều dây, address logic
• 1-Wire: 1 dây data + GND

Đặc điểm:

• Tốc độ chậm hơn I2C
• Nhưng wiring rất gọn
• Phù hợp sensor phân tán

DS18B20 yêu cầu điện trở kéo lên 4.7kΩ trên chân data.

3. Chuẩn bị phần cứng & nối dây

Thiết bị

• ESP32-C3 SuperMini
• DS18B20 (dạng TO-92 hoặc waterproof)
• Điện trở 4.7kΩ

Kết nối

DS18B20	ESP32-C3
VCC	3.3 V
DATA	GPIO4
GND	GND

Điện trở 4.7kΩ nối DATA VCC.

4. Thư viện sử dụng

Cài 2 thư viện phổ biến:

• OneWire
• DallasTemperature

5. Ví dụ 1: Đọc DS18B20 local (Serial)

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 4

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  sensors.begin();
}

void loop() {
  sensors.requestTemperatures();
  float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);

  if (tempC != DEVICE_DISCONNECTED_C) {
    Serial.print("Temperature: ");
    Serial.print(tempC);
    Serial.println(" °C");
  } else {
    Serial.println("Sensor not found");
  }

  delay(2000);
}

Với nhiều DS18B20, bạn có thể đọc theo index hoặc address.

6. Chuẩn payload gửi IoTLabs Cloud

{
  "ts": 1760000000,
  "metrics": {
    "temperature": 4.8
  }
}

7. Ví dụ 2: Gửi dữ liệu DS18B20 realtime qua MQTT

#include <WiFi.h>
#include <WiFiClientSecure.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 4

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

// ===== CONFIG =====
const char* WIFI_SSID = "YOUR_WIFI";
const char* WIFI_PASS = "YOUR_PASS";

const char* MQTT_HOST = "mqtt.iotlabs.vn";
const int MQTT_PORT = 8883;
const char* MQTT_USER = "YOUR_MQTT_USER";
const char* MQTT_PASS = "YOUR_MQTT_PASS";

const char* MQTT_TOPIC =
  "iotlabs/<orgId>/devices/<deviceId>/telemetry";

WiFiClientSecure net;
PubSubClient mqtt(net);

unsigned long lastSend = 0;

void connectWiFi() {
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
}

void connectMQTT() {
  net.setInsecure();
  mqtt.setServer(MQTT_HOST, MQTT_PORT);
  while (!mqtt.connected()) {
    mqtt.connect("esp32c3-ds18b20", MQTT_USER, MQTT_PASS);
    delay(1000);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  sensors.begin();
  connectWiFi();
  connectMQTT();
}

void loop() {
  if (!mqtt.connected()) connectMQTT();
  mqtt.loop();

  if (millis() - lastSend > 5000) {
    lastSend = millis();

    sensors.requestTemperatures();
    float t = sensors.getTempCByIndex(0);
    if (t == DEVICE_DISCONNECTED_C) return;

    long ts = millis() / 1000;

    String payload = "{";
    payload += "\"ts\":" + String(ts) + ",";
    payload += "\"metrics\":{";
    payload += "\"temperature\":" + String(t, 2);
    payload += "}}";

    mqtt.publish(MQTT_TOPIC, payload.c_str());
    Serial.println(payload);
  }
}

8. Kinh nghiệm thực tế với DS18B20

• Rất phù hợp đo:
  • Nhiệt độ nước
  • Kho lạnh
  • Ngoài trời
• Dùng loại waterproof nếu môi trường ẩm
• Có thể gắn nhiều sensor chung 1 dây
• Khi nhiều sensor → nên đọc theo ROM address

9. So sánh DS18B20 với các sensor nhiệt khác

Cảm biến	Giao tiếp	Độ chính xác	Đặc điểm
DHT22	Digital	Trung bình	Rẻ, dễ
AHT20	I2C	Tốt	Ổn định
SHT31	I2C	Rất tốt	Cao cấp
DS18B20	1-Wire	Tốt	Nhiều sensor / 1 dây

10. Tổng kết Bài 19

Sau bài này, bạn đã:

• Hiểu giao thức 1-Wire
• Đọc DS18B20 ổn định
• Gửi dữ liệu realtime lên IoTLabs Cloud
• Mở rộng tư duy sang multi-sensor topology khác I2C