Introdução aos Thermochron e Hygrochron iButtons

Os iButtons da família Thermochron e Hygrochron representam uma das formas mais simples e confiáveis de implementar data loggers (registradores de dados) em aplicações industriais, laboratoriais e logísticas. Fabricados originalmente pela Dallas Semiconductor (hoje Maxim Integrated/Analog Devices), esses dispositivos encapsulam sensores de temperatura — e no caso da linha Hygrochron, também umidade relativa — dentro de um invólucro metálico de aço inoxidável no formato de uma pequena moeda. Esse encapsulamento robusto protege o circuito interno contra choques mecânicos, poeira, umidade e variações ambientais, tornando-os especialmente adequados para monitoramento de longo prazo.

O grande diferencial dos iButtons é a filosofia de uso baseada em missões: o usuário configura o dispositivo com um intervalo de amostragem (por exemplo, a cada 5 minutos), define alarmes ou limites de operação e, a partir daí, o iButton registra automaticamente os dados no seu próprio armazenamento interno, com carimbo de tempo (timestamp). Quando a missão termina, os dados são lidos via OneWire, um barramento extremamente simples que utiliza apenas um fio de dados e o retorno de terra.

Esses dispositivos são amplamente aplicados em monitoramento de transporte de alimentos e vacinas, controle ambiental de câmaras frias, rastreamento de temperatura em cadeias de suprimentos e até monitoramento de equipamentos industriais. A simplicidade do barramento OneWire permite integrá-los de forma prática em sistemas embarcados, como ESP32, STM32, AVR e outros microcontroladores populares.

A seguir, iniciaremos a apresentação dos principais modelos de Thermochron e suas características técnicas.

Modelos de Thermochron e Hygrochron iButtons

A família Thermochron é composta por vários modelos, cada um projetado para faixas de temperatura, resoluções e capacidades de memória específicas. Essa diversidade permite selecionar o dispositivo ideal para diferentes condições ambientais, desde monitoramento de produtos refrigerados até aplicações de alta temperatura. Já a família Hygrochron incorpora, além do sensor térmico, um sensor de umidade relativa, voltado para monitoramento ambiental completo.

A tabela a seguir resume os modelos Thermochron mais comuns e suas principais especificações técnicas. Essas características influenciam diretamente a precisão do monitoramento e a quantidade de dados que podem ser armazenados em uma única missão.

Modelos Thermochron:

Os modelos DS1921 são mais simples, voltados para aplicações gerais com baixa resolução e menor memória, enquanto a série DS1922 já oferece maior resolução, precisão aprimorada e memória superior. O DS1925L representa uma geração mais recente, com impressionantes 122 mil amostras — ideal para longas missões.

A linha Hygrochron, representada principalmente pelo DS1923, registra simultaneamente temperatura e umidade relativa. Ele utiliza o mesmo encapsulamento e protocolo OneWire, facilitando a integração em sistemas existentes.

Com essa visão geral dos modelos, podemos avançar para o capítulo seguinte, onde explicaremos como esses dispositivos funcionam como data loggers na prática.

Como os Thermochron e Hygrochron Funcionam como Data Loggers

O funcionamento dos Thermochron e Hygrochron como data loggers é baseado em um conceito simples e extremamente eficiente: a missão. Uma missão consiste em um conjunto de parâmetros configurados no dispositivo antes do início da coleta: intervalo de amostragem, limites de alarme, modo de operação de memória e eventuais ajustes de resolução. Após configurado, o iButton passa a registrar automaticamente os dados ambientais no seu armazenamento interno, sem depender de qualquer intervenção externa.

O microcontrolador interno do iButton registra cada amostra com um timestamp. Esse relógio interno pode ser sincronizado durante a inicialização da missão, garantindo que o histórico gerado possa ser analisado posteriormente de forma cronológica. A memória interna funciona como um buffer circular ou como uma memória linear, dependendo da configuração escolhida. No primeiro modo, quando a memória enche, os dados mais antigos são sobrescritos; já no modo linear, a gravação cessa ao atingir a capacidade total.

No caso dos modelos Hygrochron, os sensores de temperatura e umidade são registrados simultaneamente e armazenados de modo intercalado, mantendo a coerência temporal entre os dados. Essa característica os torna especialmente úteis em monitoramento ambiental em depósitos, galpões e transporte sensível.

A comunicação com o data logger é feita via barramento OneWire, que utiliza apenas um único fio de dados mais o retorno de terra. Toda a configuração e leitura dos dados é realizada por comandos trocados entre o microcontrolador hospedeiro (como um ESP32 ou STM32) e o iButton. O OneWire também fornece alimentação parasita para alguns modelos, eliminando a necessidade de fonte externa durante a comunicação.

Agora que entendemos como o processo de registro funciona, podemos seguir para o próximo capítulo, onde apresentaremos um exemplo de implementação prática com microcontrolador.

Exemplo Prático: Criando um Data Logger com Thermochron/Hygrochron e Microcontroladores

Para demonstrar o uso dos iButtons Thermochron e Hygrochron em um sistema real, vamos considerar uma implementação baseada em microcontroladores populares como ESP32 ou STM32. A lógica é essencialmente a mesma para qualquer plataforma, já que a comunicação ocorre por meio do protocolo OneWire, um barramento simples, robusto e amplamente suportado.

Nosso objetivo será apresentar um exemplo didático que:

1. Detecta um iButton no barramento OneWire.
2. Inicia uma missão configurando o intervalo de amostragem.
3. Lê periodicamente o status do dispositivo.
4. Faz a leitura completa dos dados registrados.

A seguir, apresento um pseudocódigo em estilo C, com foco na clareza para iniciantes, mas mantendo o rigor técnico necessário para compreensão do protocolo.

Pseudocódigo em C para um Data Logger com iButton

#include "onewire.h"
#include "thermochron.h"
#include <stdio.h>

// Exemplo: pino GPIO onde o OneWire está conectado
#define ONEWIRE_PIN 4

void app_main(void)
{
    onewire_bus_t ow;
    onewire_init(&ow, ONEWIRE_PIN);

    uint8_t rom[8];

    // Etapa 1: Procurar dispositivo no barramento
    if (!onewire_search(&ow, rom)) {
        printf("Nenhum iButton encontrado.\n");
        return;
    }

    printf("iButton encontrado! ROM = ");
    for (int i = 0; i < 8; i++) printf("%02X ", rom[i]);
    printf("\n");

    // Etapa 2: Iniciar missão
    thermochron_config_t config;
    config.sample_rate = 60;    // amostragem a cada 60 segundos
    config.start_delay = 0;     // iniciar imediatamente
    config.high_alarm = 30;     // alarme de temperatura alta (°C)
    config.low_alarm = 0;       // alarme de temperatura baixa (°C)

    if (!thermochron_start_mission(&ow, rom, &config)) {
        printf("Falha ao iniciar missão.\n");
        return;
    }

    printf("Missão iniciada com sucesso.\n");

    // Etapa 3: Aguardar coleta e verificar status
    while (1) {
        thermochron_status_t status;
        if (thermochron_read_status(&ow, rom, &status)) {
            printf("Amostras registradas: %d\n", status.samples);
            printf("Temperatura atual: %.2f°C\n", status.current_temp);
        }
        sleep(60);
    }

    // Etapa 4: Leitura completa da memória (após finalização)
    thermochron_log_t log;
    if (thermochron_read_log(&ow, rom, &log)) {
        for (int i = 0; i < log.count; i++) {
            printf("T%d = %.2f°C\n", i, log.values[i]);
        }
    }
}

#include "onewire.h"
#include "thermochron.h"
#include <stdio.h>

// Exemplo: pino GPIO onde o OneWire está conectado
#define ONEWIRE_PIN 4

void app_main(void)
{
    onewire_bus_t ow;
    onewire_init(&ow, ONEWIRE_PIN);

    uint8_t rom[8];

    // Etapa 1: Procurar dispositivo no barramento
    if (!onewire_search(&ow, rom)) {
        printf("Nenhum iButton encontrado.\n");
        return;
    }

    printf("iButton encontrado! ROM = ");
    for (int i = 0; i < 8; i++) printf("%02X ", rom[i]);
    printf("\n");

    // Etapa 2: Iniciar missão
    thermochron_config_t config;
    config.sample_rate = 60;    // amostragem a cada 60 segundos
    config.start_delay = 0;     // iniciar imediatamente
    config.high_alarm = 30;     // alarme de temperatura alta (°C)
    config.low_alarm = 0;       // alarme de temperatura baixa (°C)

    if (!thermochron_start_mission(&ow, rom, &config)) {
        printf("Falha ao iniciar missão.\n");
        return;
    }

    printf("Missão iniciada com sucesso.\n");

    // Etapa 3: Aguardar coleta e verificar status
    while (1) {
        thermochron_status_t status;
        if (thermochron_read_status(&ow, rom, &status)) {
            printf("Amostras registradas: %d\n", status.samples);
            printf("Temperatura atual: %.2f°C\n", status.current_temp);
        }
        sleep(60);
    }

    // Etapa 4: Leitura completa da memória (após finalização)
    thermochron_log_t log;
    if (thermochron_read_log(&ow, rom, &log)) {
        for (int i = 0; i < log.count; i++) {
            printf("T%d = %.2f°C\n", i, log.values[i]);
        }
    }
}

Explicação do Código

O código é estruturado para ser facilmente adaptado a frameworks como ESP-IDF ou HAL da STMicroelectronics:

• onewire_init() configura o GPIO no modo adequado para o barramento.
• onewire_search() encontra o iButton conectado e lê seu código ROM único de 64 bits.
• thermochron_start_mission() envia os comandos necessários para configurar a missão no Thermochron ou Hygrochron.
• thermochron_read_status() permite acompanhar o andamento da gravação, útil para sistemas embarcados que precisam exibir dados em tempo real.
• thermochron_read_log() extrai todos os valores armazenados ao final da missão.

Esse modelo é suficiente para construir sistemas reais de aquisição ambiental, podendo ser ampliado com RTC externo, armazenamento em SD card ou envio remoto via MQTT/WiFi.

Conclusão e Recomendações de Uso

Os Thermochron e Hygrochron iButtons representam uma solução extremamente prática, robusta e tecnicamente elegante para monitoramento ambiental em formato de data logger. Seu encapsulamento metálico, aliado ao protocolo OneWire, torna-os ideais para aplicações em que simplicidade de instalação, resistência física e confiabilidade são essenciais. A filosofia baseada em “missões” elimina a necessidade de supervisão contínua, permitindo que o dispositivo realize amostragens de maneira completamente autônoma ao longo de semanas ou meses.

A diversidade de modelos disponíveis permite escolher a solução exata para cada cenário: desde o DS1921, adequado a aplicações gerais e de baixo custo, até o DS1925L, com grande capacidade de memória para longas campanhas de medição. Para aplicações em que umidade também é um parâmetro crítico, o Hygrochron (como o DS1923) oferece monitoramento completo de ambiente em um único encapsulamento.

Do ponto de vista de implementação em sistemas embarcados, o barramento OneWire simplifica a conectividade e facilita a integração com plataformas como ESP32, STM32, AVR ou mesmo SBCs como Raspberry Pi. O exemplo apresentado demonstra que, com poucas funções de controle e leitura, é possível configurar uma missão, acompanhar sua execução e extrair os dados coletados de maneira ordenada e precisa.

Assim, seja para monitoramento de transporte de alimentos e vacinas, gestão ambiental de galpões, rastreamento térmico de equipamentos industriais ou projetos educacionais, os iButtons Thermochron e Hygrochron permanecem como ferramentas confiáveis e acessíveis para coleta de dados ambientais em escala compacta.