Датчики температуры и влажности – это важная составляющая автоматики. Установленное значение температуры и влажности действует как триггер в программированных системах автоматики, запуская цепочку событий без непосредственного участия человека. Для Ардуино есть собственные датчики, которые выполняют такие функции. Называются они DHT11 и DHT22.
Описание датчика
DHT11 имеет два измерительных прибора – емкостный датчик температуры и гигрометр. Первый замеряет температуру, второй – влажность воздуха. Чип, что находится внутри датчика, работает как АЦП и выдает цифровой сигнал, считываемый микроконтроллером, к которому он подключен.
DHT11 как и его модификация DHT22, предлагается на рынке в двух вариантах:
- Датчик в пластиковом корпусе с металлическими контактами в количестве 4 штучки.
- Модуль с датчиком на плате, содержащей дополнительно резистор подтяжки и трехконтактный штыревой разъем.
Монтаж можно проводить как с одним так и со вторым вариантом реализации компонента. Для практики монтажа новичкам и в реальных проектах Arduino, рекомендуется использовать модуль.
Датчики DHT11 и 12 похожи внешне друг на друга, но имеют отличия в характеристиках.
Основные технические характеристики DHT11 и DHT22
Особенности DHT11:
- Диапазон замера влажности 20-80% (погрешность до 5%).
- Диапазон замера температуры 0-50 °C (точность – 2°C).
- Питание 3-5 В.
- Потребляемый ток 2,5 мА.
- Частота 1 Гц.
- Габариты: 15,5 x 12 x 5,5 мм.
- Четыре коннектора.
Технические характеристики DHT22:
- Диапазон замера влажности 0-100% (погрешность 2-5%).
- Диапазон замера температуры от минус 40 °C до плюс 125 °C (точность – 0,5°C).
- Питание 3-5 В.
- Потребляемый ток 2,5 мА.
- Частота 0,5 Гц.
- Габариты: 15,1 x 25 x 5,5 мм.
- Коннекторы 4 штуки с расстоянием 0,1.
Влажность измеряется в процентах. Когда сделаете замер датчиком и он покажет 55%, это значит, что вокруг места замера в воздухе находится 55% водяного пара.
Если датчик покажет 100% — скорей всего он неисправен или схема подключения неверна. А если он выдаст 0% — скорей всего тоже есть проблемы обработки данных, или же вы находитесь в центре пустыни, или в комическом пространстве.
DHT11 не используют в системах, где нужны особо точные замеры. Приближенные настоящим данным выдает DHT22. Его можно использовать в теплице, домашней метеостанции, инкубаторе. Естественно, существуют и более точные измерители температуры и влажности, но уже в другом ценовом сегменте.
Комплект подключения
Для подключения можно использовать микроконтроллер Arduino UNO, компактную плату NANO или MEGA – для больших решений. Комплект подключения №1 следующий:
- Плата Arduino UNO.
- Датчик
- Резистор 4,7 кОм.
- Беспечная макетная плата.
- Проводники для соединения элементов.
Комплект подключения №2:
- Плата Ардуино Уно, можно нано.
- Модуль
- Проводники со штекерами для Arduino.
Комплект подключения №3:
- Плата Ардуино Уно.
- Модуль
- LCD-дисплей.
- Проводники со штекерами для Arduino.
- Переходник для питания 2 в 1.
Последний комплект сможет не только замерить, но и вывести данные на экран без подключения к компьютеру. То есть, работать автономно.
Схема подключения
Чтобы подключить измеритель исходя из первого комплекта подключения, нужно использовать такой макет.
Подключение датчика температуры DHT11 к Ардуино, схема №1:
- Первый вывод DHT11 к Arduino UNO +5V (красный).
- Второй вывод к четвертому контакту Digital (синий).
- Третий контакт не задействован.
- Четвертый подключается к GND (черный)
Второй коннектор, отвечающий за передачу сигнала, нужно подключить не только к четвертому разъему интерфейса ввода/вывода, но и к питанию, через резистор. Подтянуть линию данных DHT11 к питанию необходимо для обеспечения правильной работы сенсора.
Принципиальную схему можно посмотреть ниже.
Лишен таких нюансов модуль датчика, потому как уже включает в себя «элементы подтяжки».
Как подключить датчик температуры и влажности по схеме №2 к Ардуино:
- VCC к +5V (питание, красный).
- OUT к цифровому разъему (данные, зеленый).
- GND к GND (земля, черный).
Принципиальная схема выглядит так.
Внимание! При монтаже полностью отключите микроконтроллер от питания, чтобы избежать повреждение компонентов или выгорания дорожек схемы.
Схема подключения №3:
- SCL дисплея в A5 (данные, оранжевый).
- SDA в А4 (данные, желтый).
- GND в GND (земля, черный).
- VCC в 5V (питание, красный).
- GND датчика в GND (земля, черный).
- DATA в A0 (данные, фиолетовый).
- VCC в 5V (питание, красный).
Питание с LCD дисплея и датчика подключите к одному разъему через соединительный провод 2 к 1.
Схемы готовы, теперь следует подключить их к компьютеру и с помощью скетча, запрограммировать на правильную работу.
Программная часть
Чтобы написать программу для отработки, нужно скачать с Github библиотеки DHT для датчика и LiquidCrystal_I2C для дисплея. Загрузите, разархивируйте, измените название библиотеки для сенсора на «DHT» и перенесите папки с файлами в директорию на диске \Arduino\libraries. Тоже самое, только без переименования, сделайте для библиотеки для LCD-дисплея, если вы подключили по схеме и его.
Теперь сам скетч. Написан он для вывода замеров на экран подключенного дисплея. Вносите соответствующие правки, если у вас в схеме применялись другие элементы или задействованы другие разъемы интерфейса входа/выхода. Посмотреть его можно здесь.
Использование датчиков в системах умного дома
Конструктор Arduino предоставляет возможность любому человеку создать собственную систему умного дома, под конкретные задачи. Универсальная плата с микроконтроллером Arduino UNO позволяет подключать различные модули и взаимодействовать с ними. Пример этого показан в статье. Модуль влажности и температуры, которым можно измерять концентрацию пара в воздухе, теперь подключен к дисплею и выводит соответствующую информацию. Можно задействовать и другие сценарии работы:
- Информацию выводить на удаленный сервер и считывать ее через приложение со своего смартфона.
- Задействовать в схеме реле, которое будет включать вентилятор в вытяжке, если концентрация пара в ванной достигнет 85%. И отключать, когда замеры покажут норму.
- Или использовать в схеме умную розетку, которая включит кондиционер, чтобы привести влажность в квартире в нормальное состояние.
- Можно использовать и более сложные моторы, например электроприводы для окон, чтобы автоматически оно открывалось на проветривание, если концентрация влаги не в норме.
- Использование сенсора в фермерстве, и на той же птицефабрике – неотъемлемая часть автоматизации. С помощью несложной системы можно с легкостью контролировать процессы в инкубаторе и корректировать их, в случае отхождения от нормы.
Пробуйте, учитесь на чужих ошибках, творите, и у вас получится довести до автоматизма поставленные перед вами задачи.
