Какие характеристики у датчика температуры и влажности Ардуино? Датчик в связке с ардуино для измерения влажности воздуха и температуры Датчик влажности почвы ардуино подключение.

01.05.2024

В статье рассмотрены основы работы с недорогими датчиками температуры и влажности серии DHT.

Эти сенсоры простые и медленные, но при этом отлично подходят для хобби-проектов на Arduino. Датчики DHT состоят из двух основных частей: ёмкостный датчик влажности и термистор. Также в корпусе установлен простенький чип для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Считывать цифровой сигнал на выходе достаточно просто, можно использовать любой контроллер, не обязательно Arduino.

Технические характеристики DHT11 и DHT22

Существуют две версии сенсоров DHT. Выглядят они почти одинаково. Распиновка тоже одинаковая. Основные отличия - в технических характеристиках:

Очень дешевый.
Питание от 3 до 5В.
Рассчитан на измерение уровня влажности в диапазоне от 20% до 80%. При этом точность измерений находится в диапазоне 5%.
Измеряет температуру в диапазоне от 0 до 50 градусов с точностью плюс-минус 2%.
Частота измерений не более 1 Гц (одно измерение в секунду).
Размер корпуса: 15.5 мм x 12 мм x 5.5 мм.

Дешевый.
Питание от 3 до 5В.
Максимально потребляемый ток - 2.5мА при преобразовании (при запросе данных).
Рассчитан на измерение уровня влажности в диапазоне от 0% до 100%. При этом точность измерений находится в диапазоне 2%-5%.
Измеряет температуру в диапазоне от -40 до 125 градусов с точностью плюс-минус 0.5 градусов по Цельсию.
Частота измерений до 0.5 Гц (одно измерение за 2 секунды).
Размер корпуса: 15.1 мм x 25 мм x 7.7 мм.
4 коннектора. Расстояние между соседними - 0.1".

Как видите, DHT22 более точный и имеет больший диапазон измеряемых значений. Оба датчика имеют по одному цифровому выходу. Запросы к ним можно отправлять не чаще чем один в секунду или две.

Подключение датчиков DHT к Arduino

Подключаются датчики легко. Так как у них достаточно длинные коннекторы 0.1", можно устанавливать их непосредственно на макетную или монтажную плату (смотрите на рисунке ниже).

Непосредственное подключение к Arduino тоже простое. На сенсоре 4 коннектора:

Питание (VCC) - от 3 до 5 В.
Вывод данных.
Не подключается.
Земля.

Коннектор 3 просто игнорируйте, он не подключается. Желательно подключить подтягивающий резистор на 10 кОм между питанием и сигналом. На Arduino есть встроенные резисторы, но их номинал 100кОм нам не подойдет.

На рисунке ниже приведена схема подключения DHT11 к Arduino. Подключите сигнал с датчика к пину 2, чтобы схема соответствовала примеру скетча, который приведен ниже. Этот пин можно изменить с соответствующими правками в коде.

Считывание данных с датчиков DHTxx

Для проверки скетча мы используем Arduino. Можно использовать любой другой микроконтроллер, который поддерживает тайминг в микросекундах.

Соединяем Arduino с датчиком влажности почвы FC-28, чтобы определить, когда ваша почва под растениями нуждается в воде.

В этой статье мы собираемся использовать датчик влажности почвы FC-28 с Ардуино. Этот датчик измеряет объемное содержание воды в почве и дает нам уровень влаги. Датчик дает нам на выходе аналоговые и цифровые данное. Мы собираемся подключить его в обоих режимах.

Датчик влажности почвы состоит из двух датчиков, которые используются для измерения объемного содержания воды. Два зонда позволяют току пройти через почву, которая дает значение сопротивления, что позволяет в итоге измерить значение влаги.

Когда есть вода, почва будет проводить больше электричества, а это значит, что будет меньше сопротивление. Сухая почва плохо проводит электричество, поэтому когда воды меньше, почва проводит меньше электричества, а это значит, что сопротивление будет больше.

Датчик FC-28 можно соединить в аналоговом и цифровом режимах. Сначала мы подключим его в аналоговом режиме, а затем в цифровом.

Спецификация

Спецификации датчика влажности почвы FC-28:

входное напряжение: 3.3–5V
выходное напряжение: 0–4.2V
входной ток: 35mA
выходной сигнал: аналоговый и цифровой

Распиновка

Датчик влажности почвы FC-28 имеет четыре контакта:

VCC: питание
A0: аналоговый выход
D0: цифровой выход
GND: земля

Модуль также содержит потенциометр, который установит пороговое значение. Это пороговое значение будет сравниваться на компараторе LM393. Светодиод будет нам сигнализировать значение выше или ниже порогового.

Аналоговый режим

Для подключения датчика в аналоговом режиме нам потребуется использовать аналоговый выход датчика. Датчик влажности почвы FC-28 принимает аналоговые выходные значения от 0 до 1023.

Влажность измеряется в процентах, поэтому мы сопоставим эти значения от 0 до 100, а затем покажем их на последовательном мониторе (serial monitor). Вы можете установить различные значения влаги и повернуть водяную помпу "включено-выключено" согласно этим значениям.

Электрическая схема

Подключите датчик влажности почвы FC-28 к Ардуино следующим образом:

VCC FC-28 → 5V Arduino
GND FC-28 → GND Arduino
A0 FC-28 → A0 Arduino

Код для аналогового выхода

Для аналогового выхода мы пишем такой код:

Int sensor_pin = A0; int output_value ; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Reading From the Sensor ..."); delay(2000); } void loop() { output_value= analogRead(sensor_pin); output_value = map(output_value,550,0,0,100); Serial.print("Mositure: "); Serial.print(output_value); Serial.println("%"); delay(1000); }

Объяснение кода

Прежде всего, мы определили две переменные: одну для контакта датчика влажности почвы, а другую для хранения выхода датчика.

Int sensor_pin = A0; int output_value ;

В функции setup, команда Serial.begin(9600) поможет в общении между Arduino и серийным монитором. После этого, мы напечатаем "Reading From the Sensor ...” (англ. - считываем с датчика) на обычном дисплее.

Void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Reading From the Sensor ..."); delay(2000); }

В функции цикла, мы прочитаем значение от аналогового выхода датчика и сохраним значение в переменной output_value . Затем мы сопоставим выходные значения с 0-100, потому что влажность измеряется в процентах. Когда мы брали показания с сухого грунта, значение датчика было 550, а во влажном грунте значение датчика было 10. Мы сопоставили эти значения, чтобы получить значение влаги. После этого мы напечатали эти значения на последовательном мониторе.

Void loop() { output_value= analogRead(sensor_pin); output_value = map(output_value,550,10,0,100); Serial.print("Mositure: "); Serial.print(output_value); Serial.println("%"); delay(1000); }

Цифровой режим

Для подключения датчика влажности почвы FC-28 в цифровом режиме мы подключим цифровой выход датчика к цифровому контакту Arduino.

Модуль датчика содержит потенциометр, который использован для того чтобы установить пороговое значение. Пороговое значение после этого сравнивается со значением выхода датчика используя компаратор LM393, который помещен на модуле датчика FC-28. Компаратор LM393 сравнивает значение выхода датчика и пороговое значение, и после этого дает нам выходное значение через цифровой вывод.

Когда значение датчика больше чем пороговое значение, цифровой выход передаст нам 5В, и загорится светодиод датчика. В противном случае, когда значение датчика будет меньше чем это пороговое значение на цифровой вывод передастся 0В и светодиод не загорится.

Электрическая схема

Соединения для датчика влажности почвы FC-28 и Ардуино в цифровом режиме следующие:

VCC FC-28 → 5V Arduino
GND FC-28 → GND Arduino
D0 FC-28 → Пин 12 Arduino
Светодиод положительный → Вывод 13 Ардуино
Светодиод минус → GND Ардуино

Код для цифрового режима

Код для цифрового режима ниже:

Int led_pin =13; int sensor_pin =8; void setup() { pinMode(led_pin, OUTPUT); pinMode(sensor_pin, INPUT); } void loop() { if(digitalRead(sensor_pin) == HIGH){ digitalWrite(led_pin, HIGH); } else { digitalWrite(led_pin, LOW); delay(1000); } }

Объяснение кода

Прежде всего, мы инициализировали 2 переменные для соединения вывода светодиода и цифрового вывода датчика.

Int led_pin = 13; int sensor_pin = 8;

В функции setup мы объявляем пин светодиода как пин выхода, потому что мы включим светодиод через него. Мы объявили пин датчика как входной пин, потому как Ардуино будет принимать значения от датчика через этот вывод.

Void setup() { pinMode(led_pin, OUTPUT); pinMode(sensor_pin, INPUT); }

В функции цикла, мы считываем с вывода датчика. Если значение более высокое чем пороговое значение, то включится светодиод. Если значение датчика будет ниже порогового значения, то индикатор погаснет.

Void loop() { if(digitalRead(sensor_pin) == HIGH){ digitalWrite(led_pin, HIGH); } else { digitalWrite(led_pin, LOW); delay(1000); } }

На этом вводный урок по работе с датчиком FC-28 для Ардуино мы завершаем. Успешных вам проектов.

Тарас Каленюк

Время на чтение: 4 минуты

А А

Для самых разнообразных процессов может быть необходимо поддержание определенных условий, микроклимата. Существуют различные приборы и установки, помогающие сохранению нужной среды в определенном месте.

Независимо от сложности системы, контроль за ее работой невозможен без специальных приборов - и влажности. Именно они отслеживают необходимые параметры и передают их в центр управления, который, основываясь на полученных данных, регулирует уровень, необходимый для поддержания необходимого климата в отдельно взятой среде.

Такие устройства могут применяться в птицеводстве (в инкубаторах), в растениеводстве, для измерения влажности почвы, воздуха, древесины и многого другого. В быту подобные приборы, как правило, применяются в Умных Домах, в банях, теплицах и т. д.

Это плата размером чуть больше спичечного коробка, которая может применяться для создания огромного количества самых разнообразных приборов и устройств, начиная от простейших лампочек-сигнализаторов, заканчивая целыми сложными системами, наподобие Умного Дома.

Благодаря огромному количеству разнообразных гнезд и контактов, а также возможности соединять несколько плат в одну систему, возможности Ардуино становятся практический неограниченными. Плата, позволяющая расширить количество возможностей, называется шилд (shield)

Годами не стихающий интерес к Ардуино можно объяснить многими причинами, среди которых простота и доступность. Программы для устройств пишутся на С++, а загружаются они при помощи приложения Arduino IDE, которое доступно к бесплатному скачиванию для любого ПО.

А что особенно приятно - для того, чтобы собрать действующий прибор, не нужно ничего паять - все в Ардуино подключается при помощи перемычек и макетных досок.

Для начала работы с такой системой есть возможность приобретения готового набора, дабы не ломать голову - что купить, где найти и с чего начать.

Для измерения же уровня влажности применяется гигрометр - конденсатор в корпусе из токопроводящего материала, который изменяет свою проницаемость в зависимости от количества попадающей на него влаги.

Для измерения вышеописанных параметров в Ардуино применяется датчик температуры и влажности DHT11. Данный прибор состоит из двух частей - термистора и гигрометра, информация с которых передается на чип, преобразующий полученные данные в цифровой формат для дальнейшей их передачи к центру управления.

Сравнительные характеристики DHT11 и DHT22 (если нет уточнений, значит данный параметр подходит для обоих типов):

питание 3-5 В;
потребляемый ток 2,5 мА;
габариты 15,1/12/5,5 миллиметров;
четыре коннектора, расположенных на расстоянии 0,1“ друг о друга;
диапазон измерения влажности 20-80% с погрешностью 5% у 11 модели; от нуля до ста процентов с погрешностью 2-5%, в зависимости от уровня влаги, у DHT22;
температурный диапазон у DHT11 составляет 0-50 градусов Цельсия, а у его конкурента он значительно шире – -40/+125, причем погрешности измерения во втором случае практически равны нулю;
частота DHT11 равна 1 Гц; у DHT22 – 0,5 Гц.

Исходя из перечисленных выше характеристик, можно сделать вывод, что датчик температуры и влажности Ардуино DHT22 является более точным прибором, способным работать с бОльшим диапазоном измеряемых величин, но, естественно, это скажется и на его цене.

Стоит отметить, что оба этих прибора выпускаются в двух вариантах:

как отдельный датчик;
как готовый модуль.

Если пользователь решает собрать прибор с нуля, имея на руках только «голый» датчик, необходимо будет дополнительно иметь плату, макетную доску, светодиоды, резистор с показателем 10 К.

Если же посчастливилось приобрести уже модуль, то все предельно упрощается простым подключением его к Ардуино.

В обоих случаях необходимо строго следовать инструкции и соблюдать полярность.

После сбора устройства подключаются к ПК, на них загружается необходимое ПО, после чего можно приступить к диагностике. Для проверки термистора нужно помещать его в места с разным температурным показателем и следить за получаемыми данными, а для диагностики гигрометра достаточно будет на него просто подышать.

Датчик температуры DS18B20

Данный прибор направлен на измерение уровня температуры заданного объекта или среды. Температура, с которой может работать термодатчик составляет от -55 до +125 градусов Цельсия.

Датчик температуры DS18B20 преобразует полученные данные в числовой код (9-12 бит) и передает их в головную систему с помощью протокола 1-Wire.

Существует возможность подключения к одной шине сразу нескольких датчиков, что позволяет увеличить охват измеряемой области. А уникальное имя каждого датчика позволит не перепутать их и вовремя определить точное место сигнала.

Время сбора данных при максимальном разрешении составляет 750 мс.

Терморезистор NTC

Как было сказано выше, термистор - это температурный детектор, который преобразует тепловые показания в уровень сопротивления.

Существует два типа таких датчиков:

PTC – positive temperature coefficient – измеритель, в котором уровень сопротивления повышается вместе с ростом температурных показателей;
NTC – negative temperature coefficient – датчик, снижающий показатель сопротивления при повышении уровня тепла.

В случае с Arduino датчик температуры подобного типа, который можно было бы привести в качестве примера - это NTC MF 58 100K.

В первой части статьи рассмотрим характеристики датчика температуры и влажности DHT11, научимся выводить значения в последовательный порт компьютера, во второй части усложним задачу и выведем показания на дисплей используя .

Компоненты для повторения (купить в Китае):

Основные технические характеристики:

Напряжение питания: 3 - 5В
. Определяемая влажность: 20 - 80% ± 5%
. Определяемая температура: 0 - 50º ± 2%
. Частота опроса: ≤ 1Гц
. Размеры: 30 x 14 x 6мм

Как мы видим, данные датчики не рассчитаны на работу в экстремальных условиях, однако их возможностей c головой хватит для осуществления большинства домашних и более серьезных поделок. Внутри датчика находится емкостной датчик влажности, термистор, и простенький аналогово-цифровой преобразователь значений температуры и влажности.

Подключение к Arduino

Модуль оборудован трех пиновым разъемом стандарта 2.54мм

G - Подключается к выводу GND

V - Подключается к выводу +5V

S - Подключается к цифровому выводу (в примере D4)

Подключив датчик к Arduino остается только залить скетч для работы. В приведенном ниже скетче мы будем измерять и отсылать данные о состоянии температуры и влажности последовательный в порт компьютера.

Библиотека необходимая для работы с модулем dht11

Её необходимо распаковать и добавить в папку "libraries" в папке с Arduino IDE. Не забывайте перезагрузить среду, если на момент добавления IDEшка была открыта.

Пример программного кода

#include // Добавляем библиотеку DHT11 dht11 DHT; #define DHT11_PIN 4 void setup (){ Serial .begin (9600); // Скорость работы порта Serial .println ("DHT TEST PROGRAM " ); // Выводим текст Serial .print ("LIBRARY VERSION: " ); // Выводим текст Serial .println (DHT11LIB_VERSION); Serial .println (); // Пустая строка } void loop (){ int chk; ; // Мониторинг ошибок chk = DHT.read (DHT11_PIN); // Чтение данных switch (chk){ case DHTLIB_OK: break ; case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM: Serial .println ("Checksum error, \t" ); break ; case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT: Serial .println ("Time out error, \t" ); break ; default : Serial .println ("Unknown error, \t" ); break ; } Serial .print ("Humidity = " ); Serial .print (DHT.humidity, 1); Serial .print (", Temp = " ); Serial .println (DHT.temperature,1); delay (1000); }

Открываем монитор порта. В него будут выводиться значения влажности и температуры.

Вывод значений на LCD I2C модуль

Выводить значения на компьютер это конечно отлично, однако в автономном устройстве не всегда позволительно. Как было написано вначале, во второй части статьи приведем пример вывода данных на ЖК дисплей, который в свою очередь управляется по интерфейсу I2C. Для подключения данного LCD модуля требуется всего 4 линии: + питания, земля, последовательная линия данных SDA (Serial DAta) и последовательная линия тактирования SCL (Serial CLock). Более подробно об основах работы с LCD I2C модулем вы сможете прочесть здесь.

Схема подключения будет выглядеть следующим образом.

В приведенном ниже скетче мы будем измерять и отсылать данные о состоянии температуры и влажности на ЖК дисплей.

Пример программного кода

//Тестировалось на Arduino IDE 1.0.5 #include // Добавляем необходимые библиотеки #include #include dht11 DHT; // Объявление переменной класса dht11 #define DHT11_PIN 4 // Датчик DHT11 подключен к цифровому пину номер 4 byte degree = // Битовая маска символа градуса { B00111, B00101, B00111, B00000, B00000, B00000, B00000, }; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Задаем адрес и размерность дисплея void setup () { lcd.init(); // Инициализация lcd lcd.backlight(); // Включаем подсветку lcd.createChar (1, degree); // Создаем символ под номером 1 } void loop () { // Выводим показания влажности и температуры lcd.setCursor (0, 0); // Устанавливаем курсор в начало 1 строки lcd.print ("Humidity = % " ); // Выводим текст lcd.setCursor (11, 0); lcd.print (DHT.humidity, 1); lcd.setCursor (0, 1); // Устанавливаем курсор в начало 2 строки lcd.print ("Temp = \1C " ); // Выводим текст, \1 - значок градуса lcd.setCursor (11, 1); lcd.print (DHT.temperature,1); int chk; ; // Мониторинг ошибок chk = DHT.read (DHT11_PIN); // Чтение данных switch (chk){ case DHTLIB_OK: break ; case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM: lcd.clear (); lcd.print ("Checksum error" ); break ; case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT: lcd.clear (); lcd.print ("Time out error" ); break ; default : lcd.clear (); lcd.print ("Unknown error" ); break ; } delay (1000); }

Купить в России

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: