Техническое описание DHT11： Техническое описание цифрового датчика относительной влажности и температуры (DHT11)

Интенсивность температуры и количество водяного пара в воздухе всегда коррелируют. Чтобы вы могли измерять и то, и другое одновременно, вам нужен датчик температуры и влажности (DHT11). Цифровой датчик относительной влажности и температуры является высокоточным компонентом для измерения температуры и влажности. Эта статья представляет собой техническое описание DHT11 для энтузиастов, желающих узнать больше о датчике. Для тех, кто готов пройти лишнюю милю и собрать самостоятельно, сборка печатных плат облегчит вам работу. Погружайтесь и получайте знания в ясной, подробной и лаконичной форме.

1. Итак, что такое DHT11?

DHT11 — это датчик, который можно использовать в различных приложениях. Он оснащен высокоточным датчиком, который проходит калибровку в калибровочной камере влажности. Затем датчик сохраняет калибровочные коэффициенты в памяти программы OTP, откуда он извлекает показания влажности от 0 до 100 % в виде выходного цифрового сигнала. Датчик включает термистор и емкостный датчик влажности для измерения температуры и влажности. 8-битный микроконтроллер преобразует аналоговый сигнал в цифровой для считывания температуры и влажности.

Датчики имеют небольшой размер и дальность передачи сигнала 20 метров при очень низком рабочем напряжении.

модуль DHT11

2. Применение датчика DHT11

Датчики DHT11 необходимы для компонентов, измеряющих температуру и влажность. это:

• бытовая техника
• осушители
• Системы ОВКВ
• регулирование температуры в транспортных средствах
• для прогнозирования температуры и влажности на метеостанциях
• датчик также полезен в регистраторах данных
• в медицинском оборудовании, требующем контроля влажности и измерения
• датчик играет роль в автоматизации определенных процессов.

3. Преимущества DHT11 перед другими датчиками

1. отличная долговременная стабильность
2. DHT11 может передавать данные в широком диапазоне
3. Датчик хорошо работает с ресурсоемкими приложениями и потребляет мало энергии.
4. адаптивный ускоритель памяти в реальном времени делает его привлекательным для пользователей
5. 4-контактный корпус цифрового датчика влажности имеет однорядное расположение, что повышает удобство использования.

4. Характеристики/технические характеристики сенсора

Диапазон рабочего напряжения датчика составляет от 3,5 В до 5,5 В.

DHT11 имеет период выборки более двух секунд при токе в режиме ожидания 60 мкА и выходном токе 0,3 мА

Датчик также имеет 4-контактный однорядный корпус

Дополнительные функции относительной влажности:

• Выходной сигнал:цифровой сигнал через одну шину.
• Диапазон измерения:при 50 ℃ показания влажности 20–80 %.
• чувствительный элемент:полимерный резистор
• Взаимозаменяемость:полностью взаимозаменяемы
• Долговременная стабильность:<± 0,5 % относительной влажности в год.
• Точность:при 25℃ относительная влажность составляет ±5%
• Отставание:<± 0,3 % относительной влажности
• Разрешение:1 % относительной влажности.

Температурные характеристики включают:

• Температурное разрешение:1 градус Цельсия.
• Повторяемость:±1℃
• Рабочий диапазон:0–50 ℃.
• Точность:+-2,0℃

5. Конфигурация контактов DHT11

Четыре контакта датчика:

1. Источник питания VCC 3,5 ~ 5,5 В постоянного тока — подключается к красному проводу.
2. Последовательные данные DATA, одна шина — подключается к желтому или белому проводу.
3. Соединение отсутствует, поэтому не используется.
4. GND заземление, минус питания – подключается к черному проводу.

Разница между модулем датчика влажности и датчиком влажности заключается в том, что модуль имеет встроенный фильтрующий конденсатор и подтягивающий резистор.

6. Двухмерная модель датчика DHT11

(Источник:Creative Commons)

7. Техническое описание DHT11 — Как мы используем DHT11?

Как показано ниже, поскольку датчик проходит калибровку на производстве, его легко настроить.

Схема электрических соединений

Вам понадобится высокопроизводительный 8-разрядный микроконтроллер с микросекундной синхронизацией для повышения эффективности.

Провод одиночной шины отвечает за связь между микроконтроллером и DHT11. Один коммуникационный цикл длится до 4 микросекунд, а подтягивающий резистор 5K помогает контролировать состояние датчика. Это означает, что при высокой скорости шина простаивает.

Компоненты в датчике имеют отношения ведущий-ведомый. Когда ведущий звонит, только тогда ведомый может ответить. Несоблюдение этой последовательности с одной шиной приведет к тому, что устройство не будет отвечать на сигнал хоста.

Датчик сначала отправляет старшие биты данных, а полная передача включает 40 бит данных, состоящих из целых и десятичных частей.

Техническое описание DHT11 — Формат данных показан ниже:

8-битные целочисленные данные влажности + 8-битные десятичные данные влажности +8-битные критические данные температуры +8-битные дробные данные температуры +8-битный бит четности.

Важно отметить, что десятичный бит всегда равен 0 как для температуры, так и для влажности.

Если передача данных выполнена правильно, контрольной суммой должен быть последний бит «8-битные критические данные RH + 8-битные десятичные данные RH + 8-битные целочисленные данные T + 8-битные десятичные данные T».

Например, микроконтроллер, получающий 40-битные данные от DHT11, представлен как

0010 0001 0000 0000 0001 1010 0000 0000 0011 1011

Высокая влажность 8 Низкая влажность 8 Высокая температура 8 Низкая температура 8 Бит четности

Расчет выполняется, как показано ниже:

0011 0101+0000 0000+0001 1000+0000 0000=0100 1101

Техническое описание DHT11 — входящие данные верны:

Влажность:0011 0101=33H=33%RH

Температура:0001 1010=18H=26℃

Когда микроконтроллер отправляет сигнал датчику, датчик переходит из состояния низкого энергопотребления в состояние высокого энергопотребления.

Этот процесс происходит, пока MCU ожидает завершения исходного сигнала. Завершение сигнала запуска очень важно, потому что без него датчик не будет реагировать.

Затем DHT11 отвечает указанием 40-битных данных и запускает дальнейшие процессы.

Общий процесс коммуникации

(Источник:Creative Commons)

Во втором процессе, поскольку напряжение на шине данных высокое, MCU снизит напряжение, когда начнется обмен данными. Чтобы датчик обнаружил сигнал от MCU, этот процесс должен длиться от 1 до 10 мс. Заметив вызов, микроконтроллер останавливается и ждет ответа на сигнал примерно 20-40 мкс.

Обнаружение пускового сигнала влияет на низкое напряжение 80 мкс с помощью DHT11. Когда он готовится к отправке данных, он повышает напряжение до 80 мкс.

MCU отправляет стартовый сигнал на DHT11, а DHT11 отправляет ответный сигнал на MCU

(Источник:Creative Commons)

На следующем этапе датчик отправляет информацию микроконтроллеру при низком напряжении 50 мкс.

Биты могут быть «1» или «0», в зависимости от длины сигнала.

формат битовых данных «1»

(Источник:Creative Commons)

Несколько факторов могут привести к низкой точности измерения влажности; они включают;

• чрезмерное воздействие ультрафиолетового излучения, такого как солнце
• кабель сигнала данных низкого качества или более короткий провод
• воздействие дыма, кислоты или окисляющих газов может повредить сенсорный модуль DHT11

8. Спецификация DHT11 — альтернативы DHT11

Это пара эквивалентных сенсоров, альтернативных DHT11.

• DHT22
• SHT71
• AM2302

Обзор

Короче говоря, датчик DHT11 использует простую технологию формирования сигнала для измерения температуры и влажности. Датчик имеет преимущество перед другими датчиками, поскольку его легко обслуживать и приобретать, а также он уже прошел калибровку. Если вы заинтересованы в создании датчика DHT11, вы можете использовать это видео в качестве руководства. Все компоненты, необходимые для изучения или даже экспериментирования со спецификацией DHT11, доступны здесь.