Temperatur- und Feuchtigkeitssensor DHT11 + 50C

Messungen der Parameter der atmosphärischen Umgebung werden nicht nur in professionellen und privaten Wetterstationen häufig verwendet. Immer mehr Gebäudeautomationssysteme (sogenannte Smart Homes) verwenden eine Reihe von Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, um HLK-Geräte – Lüftung, Klimaanlage und Heizung – richtig zu regeln. Eine Lösung, die das Design solcher Systeme erheblich vereinfacht und die Kosten senkt, ist die Verwendung von vorgefertigten, integrierten Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren. Zu dieser Gruppe gehört der beliebte DHT11-Sensor.

Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor DHT11 ist ein kleines Modul (nur 12 mm x 15,5 mm x 5,5 mm, ohne Stifte gezählt). Es besteht aus einer kleinen Leiterplatte, die einen resistiven Feuchtigkeitssensor, einen Thermistor und einen 8-Bit-Mikrocontroller enthält und in einem perforierten Kunststoffgehäuse untergebracht ist. Der Sensor hat vier Pins, von denen zwei für den Stromanschluss (3,3 V bis 5 V) und der dritte für digitale, bidirektionale Kommunikation mit dem Mikrocontroller (der vierte Pin ist nicht verbunden). Der Sensor benötigt keine externen Peripheriegeräte, um ordnungsgemäß zu funktionieren, außer einem Pull-up-Widerstand von ca. 5 kΩ und einem optionalen Leistungsentkopplungskondensator (100 nF). Der Messbereich der relativen Luftfeuchtigkeit reicht von 5 % bis 95 % RH, mit einer Ansprechzeit von nicht mehr als 30 s. Die Messauflösung beträgt 1 % RH. Für die Temperaturmessfunktion beträgt der Bereich -20 oC bis +60 oC, die Auflösung 1 oC und die Reaktionszeit 6 s bis 15 s.

Die Datenübertragung vom DHT11-Sensor wird vom Master-Mikrocontroller initiiert, der den Low-Zustand (L) auf dem Kommunikationsbus für eine Mindestzeit von 18 ms anzeigt. Denken Sie daran, die entsprechende GPIO-Leitung des Mikrocontrollers auf den OD-Modus (Open Drain) zu stellen, um Kollisionen in Form von unerwünschten Kurzschlüssen zu vermeiden. Die CPU sollte dann den Bus freigeben (hoch gesetzt, H), damit der Sensor eine Antwort senden kann. Der Beginn der Übertragung erfolgt, nachdem der Sensor eine Sequenz sendet, die einen Low-Zustand (etwa 80 Mikrosekunden) gefolgt von einem High-Zustand (weitere 80 µs) enthält. Aufeinanderfolgende Bits werden mit einer Kombination von LH-Zuständen codiert, der Low-Zustand dauert immer etwa 50 us, und die Dauer des H-Impulses hängt vom Wert des übertragenen Bits ab: Ein Impuls mit einer Dauer von 26-28 us codiert den Low Zustand und der Impuls von etwa 70 us - hoher Zustand. Der gesamte Frame, bestehend aus den Feldern, die die Werte Temperatur, Feuchtigkeit und Prüfsumme definieren, ist 40 Bit lang und wird vom ältesten bis zum jüngsten Bit gesendet. Nach dem Ende der Datenübertragung gibt der DHT 11-Sensor die Leitung frei, wodurch sie einen High-Zustand erreichen kann (aufgrund des Vorhandenseins eines Pull-up-Widerstands).

Mit dem Sensor DHT11 können Sie die relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 5 % bis 95 % RH und die Temperatur von -20 ^o C messen bis +60 ^o C. Beide Parameter werden mit einer Auflösung von 8 Bit und einer Genauigkeit von +/- 4 % RH bzw. +/- 2 ^o C gemessen.

Die Arduino-Plattform wird mit Abstand am häufigsten als Hauptmodul verwendet, das mit dem DHT11-Sensor arbeitet. Aber auch der Raspberry Pi kann erfolgreich zum Betrieb des Sensors eingesetzt werden – fertige Beispiele für eine solche Anwendung sind im Netzwerk verfügbar, ebenso wie eine ausführliche Beschreibung von Anschluss und Softwarekonfiguration.

Der DHT11 + 60C Temperatur- und Feuchtigkeitssensor kann mit dem Master-Modul über eine einadrige serielle Schnittstelle (Pin Nr. 2) kommunizieren. Das System benötigt einen externen Pull-up-Widerstand (5 kΩ). Die Pins 1 und 4 dienen zum Anschluss der Versorgungsspannung.

Zum Betrieb des Sensors können Sie eine fertige Bibliothek für Arduino verwenden, die im Arduino IDE-Repository verfügbar ist. Alle notwendigen Konstanten und Makros wurden in den Quelldateien deklariert, und die Klasse selbst enthält nur eine Funktion zum Auslesen des Sensors - dht11 :: read () - und zwei Felder ( int Luftfeuchtigkeit und int Temperatur ).