Измерение температуры и влажности при помощи датчика DHT11.

Статья в PDF 

Catcatcat_dht-11_150DHT11 недорогой цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостной датчик влажности и терморезистор для измерения температуры окружающего воздуха, данные выдает в цифровой форме по шине типа 1-wire. В использовании он довольно прост, но требует точного определения длительности временных сигналов, чтобы декодировать данные. Единственный недостаток это возможность получения данных не чаще 1 раза в две секунды.

Особенности.
· Температурная компенсация во всем диапазоне работы
· Измерение относительной влажности и температуры
· Калиброванный цифровой сигнал
· Отличная долгосрочная стабильность показаний
· Не требуются дополнительные компоненты
· Возможность передачи данных на большое растояние
· Низкое энергопотребление
· 4-контактный корпус и полностью взаимозаменяемы

Детали.
Для преобразования данных внутри датчика используется 8-битный микроконтроллер, В процессе производства датчики калибруются и калибровочная константа записывается вместе с программой в память микроконтроллера. Однопроводный последовательный интерфейс дает возможность быстрой интеграции в устройство. Его небольшие размеры, низкое энергопотребление и до-20-метром передачи сигнала, что делает его привлекательным выбором для различных приложений.

Диапазон измеряемых параметров.

Обзор:

Параметр Диапазон измерения Точность Разрешение
Влажность 20-90% ±5% 1
Температура 0-50°С ±2°С 1

Подробные спецификации:

Параметр Условия Минимальное Типичное Максимальное
Влажность
Разрешение 1% 1% 1%
8 бит
Стабильность ±1%RH
Точность 25°С ±4%RH
0-50°С ±5%RH
Взаимозаменяемость  полностью взаимозаменяемы
Диапазон
измерения
 0°С 30%RH 90%RH
 25°С 20%RH 90%RH
50°С 20%RH 80%RH
Время отклика
(в секундах)
1/e(63%)25℃,
1m/s Air
6 10 15
Гистерезис ±1%RH
Долговременная
стабильность
типичная ±1%RH/year
Температура  1°С  1°С  1°С
Разрешение 8 бит 8 бит 8 бит
Стабильность ±1°С
Точность ±1°С ±2°С
Диапазон
измерения
0°С 50°С
Время отклика
(в секундах)
6 30

Электрические параметры:

Параметр Режим Мин Типовое Макс Ед.изм.
Напряжение питания DC 3 5 5.5 V
Ток потребления Измерение 0.5 2.5 mA
Ожидание 100 150 uA
Среднее 0.2 1 mA

Габаритные размеры и подключение:

Catcatcat_dht-11_01a

Питание DHT11 составляет 3-5.5V DC. После подачи питания на датчик, необходимо выдержать паузу длительностью не менее 1 секунды перед началом считывания данных. Для фильтрации напряжения питания можно добавить один конденсатор 0,1 мкФ между Vdd и Vss.

Последовательный интерфейс (Single-Wire Двусторонний)

Весь обмен данными выполняется по одной одному проводу (шине). На шине может присутствовать только один датчик. Для получения высокого уровня используется подтягивающий резистор (5-10 кОм), т.е в пассивном состоянии на шине высокий уровень. Формат обмена данными может быть разделен на три этапа:

1) Инициализации.
2) Преамбула.
3) Передача данных.

Инициализация.

Процесс чтения данных начинается с импульса инициализации который формирует микроконтроллер. Он должен установить на шине низкий уровень на время не менее 18 mS, для инициализации  DHT-11.

Catcatcat_dht-11_02n

Преамбула.

Микроконтроллер после формирования импульса инициализации должен сразу перевести порт в режим чтения (режим приема данных). Если датчик готов к передачи данных, он ответит сформировав преамбулу. Один период меандра длительностью ~160 us.

Catcatcat_dht-11_02b

Микроконтроллер получив ответ от датчика, может начать чтение данных.

Передача данных.

Данные представляют собой 5 байт данных, которые читаются по битно микроконтроллером, т.е всего 40 бит.

Catcatcat_dht-11_04

Первые два байта данные влажности (относительная влажность), целая и дробная часть. Третий и четвертый температура (градусы Цельсия), целая и дробная часть и пятый последний байт контрольная сумма, которая равна сумме первых 4 байт. К сожалению хотя и присутствуют байты отвечающие за десятые доли градуса и процента, реально контроллер датчика их не вычисляет (хотя это и понятно при такой точности это бесполезно), поэтому  в них всегда присутствуют нули. Если реально считывать эти байты то мы увидим, например:

bait0 = 41    // влажность
bait1 = 0
bait2 = 31    // температура
bait3 = 0
bait4 = 72    // контрольная сумма

Но нет худа без добра, если в этих байтах всегда нули, то можно это значение (аналогично как для контрольной суммы) использовать для достоверности передачи данных.

Данные кодируются длительностью высокого уровня в каждом бите, бит начинается стробом низкого уровня длительностью приблизительно 50-54uS, после строба идет высокий уровень, если длительность высокого уровня в пределах 24 uS, то это передается “0”, если в пределах 70 uS – передается “1”.

Бит ‘0 ‘:

Catcatcat_dht-11_09
Бит ‘1 ‘:

Catcatcat_dht-11_10

Catcatcat_dht-11_11

По окончанию передачи данных датчик передает последний строб, устанавливает на шине высокий уровень и переходит в спящий режим.

Логика чтения данных может быть следующая.

Вид передачи полностью:

Catcatcat_dht-11_12

Датчик подключается ко входу который может формировать прерывания по изменению уровня на входе. Для определения длительности импульса можно использовать таймер микроконтроллера.

Для демо проекта используем плату ILLISSI_B4_primum с установленным микроконтроллером PIC16F1936. Для индикации данные будем выводить, через USB порт на терминал программы AN1310 Microchip.

Catcatcat_dht-11_13

Вариант построение программа для чтения данных с датчика для компилятора MPLAB® XC8 Compiler v1.20. Для измерение длительности мы применим таймер Timer0. А для контроля моментов изменения сигнала на входах будем использовать возможность микроконтроллера формировать прерывания по изменению состояния на входах. Всё декодирование данных будет выполняться в прерывании (благо там минимум работы), поэтому для основной программы остается только дать “толчек” для выдачи данных и обработать их когда данные будут готовы.

Настройка прерывание для работы с датчиком

Функция запуска измерения (её можно в ставить в главный цикл для постоянного получения данных)

Вариант обработки прерываний

Вывод: простой недорогой датчик влажности и температуры, для проектов бытового назначения.

[box title=”Файлы для загрузки” color=”#521BDE”] Демонстрационный проект, MPLAB® X IDE v1.85MPLAB® XC8 Compiler v1.20

[/box]



Это может быть интересно


  • Ссылки на интересные источникиСсылки на интересные источники
    Сбор 3D моделей от André L’Hérault конденсаторы, резисторы, индуктивности dropbox IPC-SM-782 Surface Mount Design and Land Pattern Standard Видео уроки по Altium designer Alexey Sabunin https://www.youtube.com/channel/UCG7N5CqXpyK8nQjr1EmMgng Сергей Булавинов https://www.youtube.com/channel/UCISAMXRnN_Qw9UTjUwZI1Jw Robert Feranec https://www.youtube.com/user/matarofe Самый быстрый, …
  • Применение typedef, struct и unionПрименение typedef, struct и union
    Полезные описания переменных Часто необходимо в памяти расположить последовательно разные виды данных, что бы потом можно было их использовать. Полезные ссылки Взято и переработано с сайта http://www.butovo.com/~zss/cpp/struct.htm http://cppstudio.com/post/9172/ Синтаксис структур. …
  • CCP – модуль в режиме Compare на примере PIC18CCP – модуль в режиме Compare на примере PIC18
    CCP – модуль можно использовать в трех режимах: Capture – позволяет захватывать входной сигнал и определять его параметры (длительность или частоту). Дополнительно управлять внутренними модулями. Compare –  позволяет формировать импульсы …
  • MPLAB X IDE – управление проектамиMPLAB X IDE – управление проектами
    Среда  MPLAB X IDE позволяет оперативно работать с несколькими проектами, например, если у вас в работе несколько проектов: Для того чтобы переключиться достаточно выбрать другой проект: Для выбора проекта существует …
  • Индикатор температурыИндикатор температуры
    Проект для начинающих, на демо плате BB-2T3D-01. Простой индикатор температуры. Проект никак не задумывался, просто на витрину магазин Ворон нужна была демонстрационная модель на макетной плате, чего нибудь работающего. Остановились на индикаторе температуре. Нужен был какой нибудь выводной …
  • NeoPixel LED и PIC18NeoPixel LED и PIC18
      Еще раз об управлении светодиодами на драйвере WS2812 и ему подобных. Как известно эти светики управляются по однопроводной шине. Основная особенность, что программно можно описать передачу данных, но это …
  • PIC32MZ – прерывания (заметки)PIC32MZ – прерывания (заметки)
    Виды формирования запоминая контекста при входе в прерывания. Компилятор представляет три варианта AUTO – когда запоминания места возврата из подпрограммы возложено на программу, т.е все создается программно. Этот метод является …
  • Проект с использованием MCC часть 02Проект с использованием MCC часть 02
    Когда мы запустили конфигуратор, самое главное понять, что с этим делать и как проверить, то что мы делаем работает или нет. Для начала настроим регистры конфигурации микроконтроллера и настроем тактовый генератор. …
  • Простой сенсорный регулятор светаПростой сенсорный регулятор света
    Простой сенсорный регулятор. Проект – 2007 года. Регулятор выполнена на микроконтроллере PIC12F683 и имеет минимальное количество элементов. Выполняет стандартные функции, включение выключение света, изменение яркости, запоминание последнего установленного уровня и быстрое …
  • I2C MODULE – PIC18F25K42 Device ID Revision = A001I2C MODULE – PIC18F25K42 Device ID Revision = A001
    I2C MODULE Обход ошибок в версии I2C MODULE – PIC18F25K42 Device ID Revision = A001 В Серии K42 применен совершенно новый модуль шины I2C, который позволяет поддерживать все режимы этой …



Translate »

Copyright © Catcatcat electronics 2013-2019. Все права защищены.
Копирование разрешается только с указанием активной ссылки на правообладателя.

e-mail: catcatcat.electronics@gmail.com