Датчик температуры и влажности DHT-21: инструкция, примеры использования и документация

Выносной датчик DHT-21 предназначен для измерения температуры и влажности окружающей среды.

Датчик общается с управляющей электроникой по трём проводам.

При подключении к Arduino или Iskra JS удобно использовать Troyka Shield.

Рассмотрим примеры работы датчика температуры и влажности DHT-21 в зависимости от управляющей платформы.

В качестве примера выведем в Serial-порт текущее значение температуры и влажности. Для запуска примера скачайте и установите библиотеку TroykaDHT.

testDHT.ino

// библиотека для работы с датчиками серии DHT
#include <TroykaDHT.h>
// создаём объект класса DHT
// передаём номер пина к которому подключён датчик и тип датчика
// типы сенсоров: DHT11, DHT21, DHT22
DHT dht(4, DHT21);
 
void setup()
{
  // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}
 
void loop()
{
  // считывание данных с датчика
  dht.read();
  // проверяем состояние данных
  switch(dht.getState()) {
    // всё OK
    case DHT_OK:
      // выводим показания влажности и температуры
      Serial.print("Temperature = ");
      Serial.print(dht.getTemperatureC());
      Serial.println(" C \t");
      Serial.print("Temperature = ");
      Serial.print(dht.getTemperatureK());
      Serial.println(" K \t");
      Serial.print("Temperature = ");
      Serial.print(dht.getTemperatureF());
      Serial.println(" F \t");
      Serial.print("Humidity = ");
      Serial.print(dht.getHumidity());
      Serial.println(" %");
      break;
    // ошибка контрольной суммы
    case DHT_ERROR_CHECKSUM:
      Serial.println("Checksum error");
      break;
    // превышение времени ожидания
    case DHT_ERROR_TIMEOUT:
      Serial.println("Time out error");
      break;
    // данных нет, датчик не реагирует или отсутствует
    case DHT_ERROR_NO_REPLY:
      Serial.println("Sensor not connected");
      break;
  }
 
  // ждём две секунды
  delay(2000);
}

Выведем данные температуры и влажности в консоль Espruino Web IDE.

test-dht.js

// подключаем библиотеку DHT22 для работы с датчиком DHT21 и создаём объект для работы с датчиком
var dht = require("DHT22").connect(P4);
 
// считываем данные с датчика
// выводим показания температуры и влажности в консоль
dht.read(function (a) {
  console.log("Temp is "+a.temp.toString()+" and RH is "+a.rh.toString());
});

Выходом датчика является цифровой сигнал. Температура и влажность передаются по одному сигнальному проводу (S). DHT21 общается с принимающей стороной, такой как Arduino по собственному протоколу. Коммуникация двунаправлена и в общих чертах выглядит так:

1. Микроконтроллер говорит о том, что хочет считать показания. Для этого он устанавливает сигнальную линию в 0 на некоторое время, а затем устанавливает её в 1
2. Сенсор подтверждает готовность отдать данные. Для этого он аналогично сначала устанавливает сигнальную линию в 0, затем в 1
3. После этого сенсор передаёт последовательность 0 и 1, последовательно формирующих 5 байт (40 бит). В первых двух байтах передаётся температура, в третьем-четвёртом — влажность, в пятом — контрольная сумма, чтобы микроконтроллер смог убедиться в отсутствии ошибок считывания

Благодаря тому, что сенсор делает измерения только по запросу, достигается энергоэффективность: пока общения нет, датчик потребляет ток 100 мкА.

Цифровой датчик DHT21 является составным датчиком, который выдаёт калиброванный цифровой сигнал с показаниями температуры и влажности.

Сенсор включает в себя ёмкостный компонент измерения влажности и резистивный компонент измерения температуры с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), которые подключены к высокопроизводительному АЦП.

Каждый датчик DHT21 проходит калибровку на заводе-изготовителе. Коэффициенты калибровки хранятся в однократно программируемой энергонезависимой памяти и используются во внутренних процессах обработки сигнала.

Модуль подключается к управляющей электронике по трём проводам. Назначение контактов трёхпроводного шлейфа:

• Питание (V) — красный провод. На него должно подаваться напряжение питания от 3,3 до 5 В;
• Земля (G) — чёрный провод. Должен быть соединён с землёй микроконтроллера;
• Сигнальный (S) — жёлтый провод. Подключается к цифровому выходу микроконтроллера. Через него сенсор общается с микроконтроллером по собственному протоколу.

• Напряжение питания: 3,3–5 В
• Потребляемый ток:
  • в режиме запроса данных: 1,5 мА
  • в режиме покоя: 1,1 мА
• Диапазон измеряемой температуры: −40…+80 °С
• Погрешность температуры: ±0,3 °С
• Диапазон влажности: 0–99,9%
• Погрешность влажности: ±3%
• Размеры: 60×27×13 мм