Какие характеристики у датчика температуры и влажности Ардуино? Модуль DHT11 подключение к Arduino Датчик абсолютной влажности воздуха на ардуино

Дата написания: 06.07.2023

Время на чтение: 21 минут

Новые статьи

● 4.3. Подключаем датчик влажности почвы

Домашний уют — это атмосфера тепла в вашей квартире, желание возвращаться туда после трудного дня. Уют и комфорт в вашем доме оказывают непосредственное влияние на ваше самочувствие и настроение. Необходимое условие в создании уюта имеет использование комнатных цветов. Они доступны каждому из нас и при этом лучше любой мебели помогут создать уют и комфорт, и как ни что другое просто вдохнуть в ваш дом чистую энергию.
Но чтобы домашние цветы радовали вас красотой, следует выполнять общие правила по уходу за комнатными растениями - необходимо создать благоприятный для них режим температуры воздуха, влажности и освещения.
Модуль влажности почвы (рис. 4.12) предназначен для определения влажности земли, в которую он погружен. Он позволяет узнать о недостаточном или избыточном поливе ваших домашних или садовых растений. Модуль состоит из двух частей: контактного щупа YL-28 и датчика YL-38, щуп YL-28 соединен с датчиком YL-38 по двум проводам. Между двумя электродами щупа YL-28 создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, сопротивление велико и ток будет меньше. Если земля влажная — сопротивление меньше, ток — чуть больше. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности.
Подключение данного модуля к контроллеру позволяет автоматизировать процесс полива ваших растений (своего рода "умный полив").

Рис. 4.12. Датчик увлажненности почвы Soil Moisture

Кроме контактов соединения с щупом, датчик YL-38 имеет четыре контакта для подключения к контроллеру.

Vcc - питание датчика;
. GND - земля;
. A0 - аналоговое значение;
. D0 - цифровое значение уровня влажности.

Датчик YL-38 построен на основе компаратора LM393, который выдает напряжение на выход D0 по принципу: влажная почва - низкий логический уровень, сухая почва - высокий логический уровень. Уровень определяется пороговым значением, которое можно регулировать с помощью потенциометра. На вывод A0 подается аналоговое значение, которое можно передавать в контроллер для дальнейшей обработки, анализа и принятия решений.
Датчик YL-38 имеет два светодиода, сигнализирующих о наличие поступающего на датчик питания и уровня цифрового сигналы на выходе D0. Наличие цифрового вывода D0 и светодиода уровня D0 позволяет использовать модуль автономно, без подключения к контроллеру.
Рассмотрим подключение датчика увлажненности почвы Soil Moisture к плате Arduino Mega и модулю NodeMcu ESP8266.

4.3.1. Подключение датчика Soil Moisture к плате Arduino Mega

Подключение датчика Soil Moisture к плате Arduino Mega мы будем производить по аналоговому входу. Питание для датчика берем также с платы Arduino. Схема соединений представлена на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Схема подключений датчика Soil Moisture к Arduino Mega

Загрузим на плату Arduino Mega скетч получения данных с датчика температуры DS18B20 и вывода в последовательный порт Arduino. Получение данных влажности оформим в виде отдельной процедуры get_data_soilmoisture(). Содержимое скетча представлено в листинге 4.5.
Листинг 4.5

#// интервала измерений, мс #define SOILMOISTUREPIN A8 // пин подключения контакта A0 // значение полного полива # # void setup (void ) { Serial.begin(9600 ); } void loop (void ) { if (millis()-millis_int1 >= INTERVAL_GET_DATA) { Serial.print("soilmoisture =" );Serial.println(moisture); Serial.println(" %" ); // старт интервала отсчета millis_int1=millis(); } } { int avalue=analogRead(SOILMOISTUREPIN);

Загрузим скетч на плату Arduino Mega, откроем монитор последовательного порта и видим вывод данных, получаемых с датчика Soil Moisture (рис. 4.14). Подберите практическим путем аналоговые значения для констант MINVALUESOILMOISTURE (полный полив) и MINVALUESOILMOISTURE (критическая сухость).

Рис. 4.14. Вывод данных с датчика Soil Moisture в монитор последовательного порта

Скачать данный скетч можно на сайте www..

4.3.2. Расширение аналоговых входов - мультиплексор CD4051

Модуль Node Mcu имеет один канал АЦП доступный для пользователей. Однако нам понадобится их гораздо больше. Как увеличить количество аналоговых входов? Для этого будем использовать мультиплексор CD4051 (см. рис. 4.15).

Рис. 4.15. Мультиплексор CD4051

Микросхема 4051 является 8-канальным аналоговым мультиплексор/ демультиплексором, имеющим 8 входов (y0 - y7) и 1 выход Z (см. рис. 4.16). Выбор считываемого входа осуществляется подачей цифровых сигналов на выходы s0 - s2. Т.е. для подключения к модулю Node Mcu 8 аналоговых датчиков необходимо задействовать 3 цифровых выхода модуля и 1 аналоговый вход.

Рис. 4.16. Контакты мультиплексора CD4051

И в листинге 4.6. представлен скетч циклического опроса 8 аналоговых датчиков, подключенных к 8 входам мультиплексора и через вход Z к аналоговому входу A0 модуля Node Mcu.
Листинг 4.6

// список пинов для подключения к s0, s1, s2 мультиплексора // D5, D7, D8 (GPIO 14, 13, 15) int pins={14 , 13 , 15 }; // Массив двоичных числ определяющих номер выбранного входа/выхода // микросхемы 4051, с 1 по 8. int bin = { B000, B001, B010, B011, B100, B101, B110, B111 } ; // служебные переменные int row; int r0 = 0 ; int r1 = 0 ; int r2 = 0 ; int avalue =0 ; void setup (void ) { // входы подключения к мультиплексору как OUTPUT for (int i=0 ;i<3 ;i++) { pinMode(pins[i],OUTPUT); } // запуск последовательного порта Serial.begin(9600 ); } void loop (void ) { for (int i=0 ;i<8 ;i++) { // выбор входа мультиплексора row = bin [i] ; r0 = row & 0x01 ; r1 = (row >> 1 ) & 0x01 ; // r2 = (row >> 2 ) & 0x01 ; // digitalWrite (pins[i], r0) ; digitalWrite (pins[i], r1) ; digitalWrite (pins[i], r2) ; // получение данных c A0 avalue= analogRead(A0); // вывод в монитор последовательного порта Serial.print("analog input =" );Serial.print(i); Serial.println(" = " ); Serial.println(avalue); } // пауза delay(2000 ); }

4.3.3. Подключение датчика Soil Moisture к модулю NodeMcu ESP8266

Теперь рассмотрим подключение датчика Soil Moisture к модулю NodeMcu ESP8266. Датчик Soil Moisture подключаем к входу y0 мультиплексора. Для выбора аналогового входа мультиплексора используем контакты D5, D7, D8 модуля Node Mcu. Схема соединений представлена на рис. 4.17.

Рис. 4.17. Схема подключений датчика Soil Moisture к NodeMcu ESP8266

Загрузим на модуль Node Mcu скетч получения данных с датчика Soil Moisture и вывода в последовательный порт Arduino. Получение данных влажности оформим в виде отдельной процедуры get_data_soilmoisture(). Для выбора аналогового входа мультиплексора y0 подаем на контакты D5, D7, D8 сигнал низкого уровня LOW. Содержимое скетча представлено в листинге 4.7.
Листинг 4.7

#define INTERVAL_GET_DATA 2000 // интервала измерений, мс #define SOILMOISTUREPIN A0 // аналоговый вход // значение полного полива #define MINVALUESOILMOISTURE 220 // значение критической сухости #define MAXVALUESOILMOISTURE 900 // переменная для интервала измерений unsigned long millis_int1=0 ; void setup (void ) { // входы подключения к мультиплексору D5, D7, D8 (GPIO 14, 13, 15) // как OUTPUT pinMode(14 ,OUTPUT); pinMode(13 ,OUTPUT); pinMode(15 ,OUTPUT); // запуск последовательного порта Serial.begin(9600 ); } void loop (void ) { if (millis()-millis_int1 >= INTERVAL_GET_DATA) { // получение данных c датчика SoilMoisture float moisture= get_data_soilmoisture(); // вывод в монитор последовательного порта Serial.print("soilmoisture =" );Serial.print(moisture); Serial.println(" %" ); // старт интервала отсчета millis_int1=millis(); } } // получение данных с датчика SoilMoisture float get_data_soilmoisture () { // выбор входа мультиплексора CD4051 - y0 (000) digitalWrite(14 ,LOW); digitalWrite(13 ,LOW); digitalWrite(15 ,LOW); // получение значения с аналогового вывода датчика int avalue=analogRead(SOILMOISTUREPIN); Serial.print("avalue =" );Serial.println(avalue); // масштабируем значение в проценты avalue=constrain(avalue, MINVALUESOILMOISTURE,MAXVALUESOILMOISTURE); int moisture=map (avalue, MINVALUESOILMOISTURE, MAXVALUESOILMOISTURE,100 ,0 ); return (float )moisture; }

Загрузим скетч на модуль Node Mcu, откроем монитор последовательного порта и видим вывод данных, получаемых с датчика Soil Moisture (рис. 4.18). Подберите практическим путем аналоговые значения для констант MINVALUESOILMOISTURE (полный полив) и MINVALUESOILMOISTURE (критическая сухость).

Рис. 4.18. Вывод данных Soil Moisture в монитор последовательного порта

Хотели бы вы, чтобы ваши растения сообщали о том, что их надо полить? Или просто держали вас в курсе уровня влажности почвы?

В этой статье мы рассмотрим проект автоматизированного полива с использованием датчика уровня влажности почвы:

Обзор датчика уровня влажности почвы

Подобные датчики подключаются достаточно просто. Два из трех коннекторов - это питание (VCC) и земля (GND). При использовании датчик желательно периодически отключать от источника питания, чтобы избежать возможного окисления. Третий выход - сигнал (sig), с которого мы и будем снимать показания. Два контакта датчика работают по принципу переменного резистора - чем больше влаги в почве, тем лучше контакты проводят электричество, падает сопротивление, сигнал на контакте SIG растет. Аналоговые значения могут отличаться в зависимости от напряжения питания и разрешающей способности ваших аналоговых пинов микроконтроллера.

Для подключения датчика можно использовать несколько вариантов. Коннектор, приведенный на рисунке ниже:

Второй вариант более гибкий:

Ну и конечно можно напрямую запаять контакты на датчик.

Если вы планируете использовать датчик за пределами квартиры, стоит дополнительно задуматься о защите контактов от грязи и прямого попадания солнечных лучей. Возможно, стоит подумать о корпусе или нанесении защитного покрытия непосредственно на контакты датчика уровня влажности и проводники (смотрите на рисунок ниже).

Датчик уровня влажности почвы с нанесенным защитным покрытием на контактах и изолированными проводниками для подключения:

Проблема недолговечности датчика уровня влажности почвы

Один из недостатков датчиков подобного типа - недолговечность их чувствительных элементов. К примеру, компания Sparkfun решает эту проблему, используя дополнительное покрытие (Electroless Nickel Immersion Gold). Второй вариант продления срока действия сенсора - подавать на него питание непосредственно при снятии показаний. При использовании Arduino, все ограничивается подачей сигнала HIGH на пин, к которому подключен датчик. Если вы хотите запитать датчик большим напряжением чем предоставляет Arduino, всегда можно использовать дополнительный транзистор.

Контроль уровня влажности почвы - пример проекта

В приведенном ниже проекте использованы датчик уровня влажности, аналог платы Arduino - RedBoard и LCD дисплей, на котором выводятся данные про уровень влажности почвы.

Датчик уровня влажности почвы компании SparkFun:

Красный проводник (VCC) подключается к 5 В на Arduino, черный - к земле (GND), зеленый - сигнал - к аналоговому пину 0 (A0). Если вы используете другой аналоговый пин на Arduino, не забудьте внести соответствующие изменения в скетч для микроконтроллера, представленный ниже.

LCD дисплей подключен к 5 В, земле и цифровому пину 2 (также можно изменить и внести изменения в код) для обмена данными с микроконтроллером по серийному протоколу связи.

Стоит отметить, что если вы хотите продлить срок службы вашего сенсора, можно подключить его питание к цифровому пину и питать его только при считывании данных, а после - отключать. Если запитывать датчик постоянно, его чувствительные элементы вскоре начнут ржаветь. Чем больше влажность почвы, тем быстрее будет проходить коррозия. Еще один вариант – нанести гипс на датчик. В результате влага будет поступать, но коррозия значительно замедляется.

Программа для Arduino

Скетч достаточно простой. Для передачи данных на LCD дисплей вам необходимо подключить библиотеку Software Serial library. Если у вас в ее нет, скачать можно здесь: Arduino GitHub

Дополнительные пояснения приведены в комментариях к коду:

// Пример использования датчика уровня влажности почвы с LCD дисплеем.

SoftwareSerial mySerial(3,2); // pin 2 = TX, pin 3 = RX (не используется)

int thresholdUp = 400;

int thresholdDown = 250;

int sensorPin = A0;

String DisplayWords;

int sensorValue;

mySerial.write(254);

mySerial.write(128);

// очистка дисплея:

mySerial.write(" ");

// перемещение курсора к началу первой строки LCD дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(128);

// "Dry, Water it!"

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

mySerial.print(DisplayWords);

} else if (sensorValue >= thresholdUp){

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

mySerial.print(DisplayWords);

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

mySerial.print(DisplayWords);

В программе использованы различные минимальное и максимальное значения. В результате среднее значение может характеризовать влажность в зависимости от того, почва увлажняется или сушится. Если вы не хотите использовать это среднее значение, максимальное и минимальное значения можно принимать одинаковыми. Однако эксперименты показывают, что предложенный подход позволяет более точно характеризовать процессы, которые происходят в почве. Определенного точного среднего значения в реальных условиях не существует. Так что с выборкой диапазона можно поиграться. Если вас интересуют процессы, которые происходят в почве при взаимодействии с водой, почитайте тут, например: Wiki . Процессы достаточно сложные и интересные.

В любом случае, переменные вам надо настроить под собственные условия: тип почвы, необходимый уровень увлажнения. Так что тестируйте, экспериментируйте пока не определитесь с подходящими значениями.

После организации считывания данных с датчика уровня влажности и их отображения, проект можно развить дальше, организовав систему автоматического полива.

Датчик уровня влажности в составе автоматической системы полива на основании Arduino:

Для автоматизации полива нам понадобятся дополнительные детали: возможно, шкивы, зубчатые шестерни, двигатель, муфта, транзисторы, резисторы. Список зависит от вашего проекта. Ну все, что может попасться под руку в быту. Более детально один из примеров показан ниже:

Это один из множества вариантов установки двигателя для системы автоматического полива. Колесо можно установить непосредственно в воде. В таком случае при его быстром вращении, вода будет подаваться к растению. В общем, можете проявить фантазию.

Схема подключения двигателя постоянного тока () на примере копии Arduino от SparkFun приведена ниже:

Ниже приведен скетч для Arduino (по сути он такой же как и приведенный выше с небольшим дополнением для управления двигателем):

// В скетче считываются данные с датчика и отображается уровень влажности почвы

// если почва сухая, начинает работать двигатель

// Для работы с дисплеем используется библиотека softwareserial library

#include <SoftwareSerial.h>

// Подключите пин для обмена данными с использованием LCD дисплея по серийному протоколу RX к цифровому пину 2 Arduino

SoftwareSerial mySerial(3,2); // pin 2 = TX, pin 3 = RX (unused)

// Управляем двигателем с помощью пина 9.

// Этот пин должен обязательно поддерживать ШИМ-модуляцию.

const int motorPin = 9;

// Тут мы настраиваем некоторые константы.

// Настройка констант зависит от условий внешней среды, в которой используется датчик

int thresholdUp = 400;

int thresholdDown = 250;

// Настраиваем пин A0 на Arduino для работы с датчиком:

int sensorPin = A0;

pinMode(motorPin, OUTPUT); // устанавливаем пин, к которому подключен двигатель в качестве выхода

mySerial.begin(9600); // устанавливаем скорость обмена данными на 9600 baud

delay(500); // ждем пока дисплей прогрузится

// Здесь мы объявляем строку, в которой хранятся данные для отображения

// на жидкокристаллическом дисплее. Значения будут изменяться

// в зависимости от уровня влажности почвы

String DisplayWords;

// В переменной sensorValue хранится аналоговое значение датчика с пина А0

int sensorValue;

sensorValue = analogRead(sensorPin);

mySerial.write(128);

// очистка дисплея:

mySerial.write(" ");

// перемещение курсора к началу первой строки LCD дисплея: mySerial.write(254);

mySerial.write(128);

// запись необходимой информации на дисплей:

mySerial.write("Water Level: ");

mySerial.print(sensorValue); //Использование.print вместо.write для значений

// Теперь мы проведем проверку уровня влажности по сравнению с заданными нами предварительно числовыми константами.

// Если значение меньше thresholdDown, отображаем слова:

// "Dry, Water it!"

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

DisplayWords = "Dry, Water it!";

mySerial.print(DisplayWords);

// запуск двигателя на небольших оборотах (0 – остановка, 255 – максимальная скорость):

analogWrite(motorPin, 75);

// Если значение не ниже thresholdDown надо провести проверку, не будет

// ли оно больше нашего thresholdUp и, если, больше,

// отобразить надпись "Wet, Leave it!":

} else if (sensorValue >= thresholdUp){

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

DisplayWords = "Wet, Leave it!";

mySerial.print(DisplayWords);

// выключение двигателя (0 – остановка, 255 – максимальная скорость):

analogWrite(motorPin, 0);

// Если полученное значение в диапазоне между минимальным и максимальным

// и почва была раньше влажной, а теперь сохнет,

// отображаем надпись "Dry, Water it!" (то есть, когда мы

// приближаемся к thresholdDown). Если почва была сухой, а теперь

//быстро увлажняется, отображаем слова "Wet, Leave it!" (то есть, когда мы

// приближаемся к thresholdUp):

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

mySerial.print(DisplayWords);

delay(500); //Задержка в пол секунды между считываниями

Удачи вам в реализации автоматического полива ваших растений!

Продолжаем серию уроков . Сегодня мы разберем подключение к Arduino датчиков температуры и влажности DHT11 и DHT22.

Датчики DHT11 и DHT22 не обладают высоким быстродействием и точностью, но зато просты, недороги и отлично подходят для обучения. Они выполнены из двух частей — емкостного датчика влажности и термистора. Чип, находящийся внутри, выполняет аналого-цифровое преобразование и выдает цифровой сигнал, который можно считать с помощью любого микроконтроллера.

Список деталей для сборки модели

Для сборки проекта, описанного в этом уроке, понадобятся следующие детали:

плата Arduino (подробнее, о том как выбрать Arduino );
датчик DHT11 или DHT22 (можно купить, например, или );
Breadboard;
резистор на 10 кОм;
программа Arduino IDE, которую можно скачать с сайта Arduino .

Датчики DHT11 и DHT22

Чем отличаются датчики DHT11 и DHT22?

Две версии сенсоров DHT похожи друг на друга и имеют одинаковую распиновку. Их отличия в характеристиках. Спецификации:

Сенсор DHT11:

определение влажности в диапозоне 20-80%
определение температуры от 0°C до +50°C
частота опроса 1 раз в секунду

Сенсор DHT22:

определение влажности в диапазоне 0-100%
определение температуры от -40°C до +125°C
частота опроса 1 раз в 2 секунды

Таким образом, характеристики датчика DHT22 лучше по сравнению с DHT11, и поэтому он чуть-чуть дороже. Снимать показания чаще, чем раз в 1-2 секунды не получится, но, возможно, для вашего проекта более высокое быстродействие и не требуется.

Подключение сенсоров DHT к Arduino

Датчики DHT имеют стандартные выводы и их просто установить на breadboard.

Датчики DHT имеют 4 вывода:

питание.
вывод данных
не используется.
GND (земля).

Между выводами питания и вывода данных нужно разместить резистор номиналом 10 кОм.

Датчик DHT часто продается в виде готового модуля. В этом случае он имеет три вывода и подключается без резистора, т.к. резистор уже есть на плате.

Схема подключения датчика с резистором:

Схема подключения датчика DHT к Arduino

Arduino скетч

Воспользуемся библиотекой DHT.h, созданной специально для датчиков DHT. Ее можно скачать . Для использования нужно поместить скачанную папку в в папку /libraries.

Пример программы для работы модели с датчиком DHT22 (можно просто скопировать в Arduino IDE):
#include "DHT.h"
#define DHTPIN 2 // номер пина, к которому подсоединен датчик
// Раскомментируйте в соответствии с используемым датчиком
// Инициируем датчик
DHT dht(DHTPIN, DHT22);
//DHT dht(DHTPIN, DHT11);
void setup() {
Serial.begin(9600);
dht.begin();
}
void loop() {
// Задержка 2 секунды между измерениями
delay(2000);
//Считываем влажность
float h = dht.readHumidity();
// Считываем температуру
float t = dht.readTemperature();
// Проверка удачно прошло ли считывание.
if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("Не удается считать показания");
return;
}
Serial.print("Влажность: "+h+" %\t"+"Температура: "+t+" *C ");
}
При использовании датчика DHT11 закомментируйте строку:
DHT dht(DHTPIN, DHT22);
И раскомментируйте строку:
//DHT dht(DHTPIN, DHT11);
Загрузите скетч в контроллер и проверьте правильность работы при помощи Сервис->Монитор порта:

Показания температуры и влажности (Монитор порта)

Вы должны увидеть температуру и влажность. Изменения можно увидеть, например, выдыхая на датчик (как для затуманивания окна). Дыхание увеличивает влажность.

Посты по урокам:

Первый урок:
Второй урок:
Третий урок:
Четвертый урок:
Пятый урок:
Шестой урок:
Седьмой урок:
Восьмой урок:
Девятый урок:

Итак, датчик DHT11 имеет следующие характеристики:

диапазон измеряемой относительной влажности - 20..90% с погрешностью до 5%,
диапазон измеряемых температур - 0..50°C с погрешностью до 2°C;
время реакции на изменения влажности - до 15 секунд, температуры - до 30 секунд;
минимальный период опроса - 1 секунда.

Как видно, датчик DHT11 не отличается особой точностью, да и диапазон температур не охватывает отрицательные значения, что вряд ли подойдёт для наружных измерений в холодное время года при нашем климате. Однако малая стоимость, малый размер и простота работы с ним частично перекрывают эти недостатки. На рисунке приведён внешний вид датчика и его размеры в миллиметрах.

2 Схема подключения датчика температуры и влажности DHT11

Рассмотрим схему подключения датчика температуры и влажности DHT11 к микроконтроллеру, в частности, к Arduino.

Давайте посмотрим, что показано на рисунке.

Обозначение на рисунке	Описание	Примечание
MCU	Микроконтроллер или одноплатный компьютер	Arduino / Raspberry Pi и др.
DHT11	Датчик температуры и влажности	Выводы 1Pin, 2Pin и 4Pin задействованы в схеме, один из выводов датчика - 3-ий пин 3Pin - ни к чему не подключается.
DATA	Шина данных	Если длина соединительного кабеля от датчика к микроконтроллеру не превышает 20 метров, то эту шину рекомендуется подтянуть к питанию резистором 5,1 кОм; если больше 20 метров - то другой подходящий номинал (меньший).
VDD	Питание датчика	Допустимы напряжения от ~3,0 до ~5,5 вольт постоянного тока; если используется питание ~3,3 В, то желательно использовать питающий провод не длиннее 20 см.

Соберём рассмотренную схему. Я также по традиции включу в цепь логический анализатор, чтобы можно было изучить временную диаграмму информационного обмена с датчиком.

Сенсор DHT11 часто продаётся в виде готовой сборки с необходимой обвязкой - подтягивающими резистором и фильтрующим конденсатором (как на предыдущей фотографии). Для экспериментов с Arduino я рекомендую покупать именно такой.

3 Считывание данных с сенсора DHT11 при помощи Arduino

Давайте пойдём таким путём: скачаем библиотеку для датчика DHT11 , установим её стандартным способом (распаковав в директорию \libraries\ среды разработки для Arduino).

Напишем вот такой простенький скетч. Он будет выводить в последовательный порт компьютера каждые 2 секунды сообщения об относительной влажности и температуре, считанные с датчика DHT11.

#include // подключаем библиотеку dht11 sensor; // инициализация экземпляра датчика #define DHT11PIN 8 // вывод 8 будет шиной DATA void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { int chk = sensor.read(DHT11PIN); Serial.print("h="); Serial.print(sensor.humidity); Serial.print("%\t"); Serial.print("t="); Serial.print(sensor.temperature); Serial.println("C"); delay(2000); }

Загрузим этот скетч в Arduino. Подключимся к Arduino с помощью монитора COM-порта и увидим следующее:

Видно, что данные и о влажности, и о температуре считываются и выводятся в терминалку.

4 Временная диаграмма информационного обмена датчика температуры и влажности DHT11 с микроконтроллером

С помощью временной диаграммы, полученной с логического анализатора, разберёмся, как осуществляется информационный обмен.

Для связи с микроконтроллером датчик температуры и влажности DHT11 использует однопроводный последовательный пакетный интерфейс. Один информационный пакет длительностью около 4 мс содержит: 1 бит запроса от микроконтроллера, 1 бит ответа датчика и 40 битов данных от датчика (16 битов информации о влажности, 16 битов информации о температуре и 8 проверочных битов). Давайте подробнее рассмотрим временную диаграмму информационного обмена Arduino с датчиком DHT11.

Временная диаграмма информационного обмена сенсора DHT11 с микроконтроллером

Из рисунка видно, что есть два типа импульсов: короткие и длинные. Короткие в данном протоколе обмена обозначают нули, длинные импульсы - единицы.

Итак, первые два импульса - это запрос Arduino к DHT11 и, соответственно, ответ датчика. Далее идут 16 бит влажности. Причём они разделены на байты, старший и младший, старший слева. То есть на нашем рисунке данные о влажности такие: 0001000000000000 = 00000000 00010000 = 0x10 = 16% относительной влажности.

Данные о температуре, аналогично: 0001011100000000 = 00000000 00010111 = 0x17 = 23 градуса Цельсия.

Контрольная сумма - это всего-навсего арифметическое суммирование 4-х полученных байтов данных:
00000000 +
00010000 +
00000000 +
00010111 =
00100111 в двоичной системе или 0 + 16 + 0 + 23 = 39 в десятичной.

5 Работа с датчиком DHT11 без библиотеки

Теперь мы знаем достаточно для того чтобы написать собственную программу для работы с сенсором температуры и влажности DHT11 без использования сторонних библиотек. Напишем скетч, который будет опрашивать раз в секунду датчик и выводить в последовательный порт компьютера принятый пакет и данные о температуре, влажности, а также проверочный байт. На 13-ую ножку Arduino выведем контрольный сигнал и, подключившись в ней логическим анализатором, проверим, что мы верно считываем информацию от датчика.

Скетч для работы с DHT11 и Arduino без сторонних библиотек (разворачивается) #define DHT11pin 8 // для подключения шины DATA сенсора DHT11 #define LEDpin 13 // используем для контроля const int NUM_READS = 500; // зависит от частоты кварца и подбирается экспериментально long readsCounter = 0; // счётчик циклов чтения int reads; // сырой массив считанных значений void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(DHT11pin, INPUT); pinMode(LEDpin, OUTPUT); } void loop() { if (readsCounter void initLink() { pinMode(DHT11pin, OUTPUT); digitalWrite(DHT11pin, LOW); delay(15); pinMode(DHT11pin, INPUT); } // Читает данные датчика DHT11 и записывает в массив: void readSerialDHT11() { int sensorValue = digitalRead(DHT11pin); reads = sensorValue; digitalWrite(LEDpin, sensorValue); // для проверки выводим на отдельную ножку readsCounter++; } // Обрабатывает массив данных за цикл с DHT11: void processDht11Data() { byte dht11Data = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}; // обработанный массив (биты пакета) int zeroLen = 1; // минимальная длительность бита "0" int oneLen = 3 * zeroLen; // примерная длительность бита "1" int wrongData = 6 * zeroLen; // допуск по длительности для данных int currentBitLen = 0; // длительность текущего бита int bitPosition = 0; // позиция бита в пакете for (int i=1; i = zeroLen) && (currentBitLen <= oneLen)) { dht11Data = 0; bitPosition++; } else if ((currentBitLen > oneLen) && (currentBitLen <= wrongData)) { dht11Data = 1; bitPosition++; } currentBitLen = 0; } else { if (reads[i] == HIGH) { // при сигнале HIGH currentBitLen += 1; // считаем длительность текущего бита } } } for (int i=0; i void getHumidTemperatureParity(byte data) { word humidity = 0; byte hLow = 0; byte hHi = 0; word temperature = 0; byte tLow = 0; byte tHi = 0; byte parity = 0; for (int i=1; i<9; i++){ //пропускаем первый импульс-подтверждение hLow = hLow | (data[i] << (8 - i)); } for (int i=9; i<17; i++){ hHi = hHi | (data[i] readsCounter = 0; }

Небольшая таблица даст дополнительные разъяснения к предлагаемому решению.

Функция	Назначение

Самые частые измеряемые параметры в промышленности и быту — это температура и влажность. Эти значения очень важны в сушке древесины, выпечке кондитерских изделий, в холодильных камерах. В быту измеряют в теплицах и в контурах отопления и горячего водоснабжения. Датчик DHT11 Ардуино прекрасно справляется со своими задачами и определяет более-менее точно температуру и влажность.

Из этой статьи вы узнаете:

Приветствую Вас! За клавиатурой Гридин Семён и в этом посте я покажу вам, как подключается датчик температуры и влажности DHT11, продемонстрирую работу кода и библиотеки.

Датчик DHT11

DHT11 — это в небольшом пластиковом корпусе. На выходе сенсора находится цифровой сигнал, причем сразу два параметра и температура и влажность. Смысл общения с контроллером Ардуино заключается в следующем:

Микроконтроллер запрашивает показания и меняет сигнал с 0 на 1.
Датчик видит запрос, и отвечает ему, меняя битовый сигнал с 0 на 1.
Когда они договорились между собой, датчик выдаёт ему пакет данных в размере 5 байт(40 бит), при чем в двух первых байтах температура, в третьем и четвертом влажность. Пятый байт — контрольная сумма для исключения ошибок измерения.

Характеристики сенсора температуры и влажности DHT11

Определение влажности в диапазоне 20-80%
Определение температуры от 0°C до +50°C
Частота опроса 1 раз в секунду

Недостаток сенсора в том, что он не обладает высокой точностью и быстродействием. Большой плюс — это цена. Ну, я думаю, вы и без меня это знаете)).

В составе сенсора находится ёмкостной датчик для измерения влажности и термистор для измерения температуры. Все показания снимает чип АЦП и выдает цифровой сигнал.

Промышленные датчики обычно выдают аналоговый сигнал на 4-20 мА или 0-10 В. Это такие сенсоры которые измеряют два параметра в паре. Например продукция компании ОВЕН ПВТ10:

Напишите в комментариях, какие вы применяете в своих проектах? Очень интересно ваше мнение...

В продаже вы можете встретить и вторую модификацию Ардуиновского сенсора — DHT22. Скажу, что диапазон измерения значительно больше, чем у старой версии.

определение влажности в диапазоне 0-100%
определение температуры от -40°C до +125°C
частота опроса 1 раз в 2 секунды

Подключение датчика DHT11

Датчики зачастую изготавливают в виде готовых шильдов. На выходе он имеет 3 пина:

Питание 5 В
Сигнал (S)
Земля GND

Сопротивление в 10 кОм ставить не нужно, так как оно уже впаяно в плату. Схема подключений датчика и Ардуино UNO.

Описание кода программы

Для работы с нашим датчиком требуется подключение специальной библиотеки. Она называется DHT.h . Скачать можете вот по этой ссылке .

А теперь рассмотрим с вами скетч программы для работы с сенсором.

Arduino

#include "DHT.h" #define DHTPIN 2 // номер пина, к которому подсоединен датчик // Раскомментируйте в соответствии с используемым датчиком // Инициируем датчик //DHT dht(DHTPIN, DHT22); DHT dht(DHTPIN, DHT11); void setup() { Serial.begin(9600); dht.begin(); } void loop() { // Задержка 2 секунды между измерениями delay(1000); //Считываем влажность float h = dht.readHumidity(); // Считываем температуру float t = dht.readTemperature(); // Проверка удачно прошло ли считывание. if (isnan(h) || isnan(t)) { Serial.println("Не удается считать показания"); } else { Serial.print ("Humidity: "); Serial.print (h); Serial.print ("%\t"); Serial.print ("Temperature: "); Serial.print (t); Serial.println (" *C"); } }

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 2 // номер пина, к которому подсоединен датчик

// Раскомментируйте в соответствии с используемым датчиком

// Инициируем датчик

//DHT dht(DHTPIN, DHT22);

DHT dht (DHTPIN , DHT11 ) ;

void setup () {

Serial . begin (9600 ) ;

dht . begin () ;

void loop () {

// Задержка 2 секунды между измерениями

delay (1000 ) ;

//Считываем влажность

float h = dht . readHumidity () ;

// Считываем температуру

float t = dht . readTemperature () ;

// Проверка удачно прошло ли считывание.

if (isnan (h ) || isnan (t ) ) {

Serial . println ("Не удается считать показания" ) ;

} else {

Serial . print ("Humidity: " ) ;

Serial . print (h ) ;

Serial . print ("%\t" ) ;

Мониторинг порта в Arduino IDE:

В программе можно включить один интересный инструмент для просмотра графики. Его можно включить так Инструменты — Плоттер по последовательному соединению. Не знаю, у меня он отображает только температуру. Если кто знает, как можно задействовать несколько графиков, поделитесь в комментариях. Вот такая картинка получилась: