Создайте свой первый IoT-проект с Raspberry Pi, DHT11 и ThingSpeak

Интернет вещей (IoT) меняет то, как мы взаимодействуем с бытовыми устройствами. Датчики, отправляющие данные в облако, позволяют мониторить и управлять средой из любой точки. Если вы новичок в IoT, простой монитор температуры, влажности и освещенности — отличная отправная точка.

Влажное лето на северо-востоке создает резкие колебания условий в подвале. Моя мастерская находится в подвале с осушителем, поддерживающим сухой воздух, но температура всё равно ниже летней уличной. Я хотел точно знать, насколько прохладно и влажно становится, что и вдохновило этот первый IoT-проект.

Датчики DHT11 доступны и измеряют температуру и относительную влажность. Они не лабораторно-точны, но достаточно для мониторинга подвала. Также добавил дешевый фоторезистор для обнаружения оставленного включенным света.

Вместо собственного веб-сервера я выбрал ThingSpeak — облачный сервис с простым API для отправки и визуализации данных датчиков.

Шаг 1: Что нужно для проекта

Прототипируем на макетной плате — пайка не требуется. После проверки можно перенести на печатную плату.

Железо:

• Raspberry Pi 2 с SD-картой и Raspbian OS
• Блок питания USB
• USB-кабель
• Макетная плата и перемычки
• 2 × датчика DHT11
• 2 × резистора 10 кОм
• 2 × фоторезистора
• 2 × конденсатора 1 мкФ

Шаг 2: Подготовка Raspberry Pi

Сначала установите Raspbian на Pi. Помощь: руководство Soldering Sunday или официальное руководство по установке Raspberry Pi OS.

Затем включите поддержку Python для доступа к GPIO. Потребуются библиотеки Adafruit GPIO и DHT. Следуйте официальным туториалам Adafruit:

• Настройка GPIO
• Библиотека датчика DHT11

Шаг 3: Понимание GPIO-выводов

GPIO (General Purpose Input/Output) — мост между ПО Pi и внешним железом. Все модели Pi имеют выводы 1–26; новые добавляют 27–40. Всегда сверяйте физический номер вывода с нумерацией GPIO в коде, чтобы избежать ошибок подключения.

Подробнее: учебник по GPIO.

Шаг 4: Сборка схемы

Выключите Pi перед подключением макетной платы, чтобы избежать повреждений. Используйте перемычки Dupont (female к заголовку Pi, male к макетной плате).

Подключите следующее:

• DHT11 — вывод 1 к 3,3 В, вывод 2 к GPIO 23 (pin 16) с подтягивающим резистором 4,7 кОм к 3,3 В, вывод 4 к земле.
• Фоторезистор — одна нога к 3,3 В, вторая к GPIO 24 (pin 18). Конденсатор 1 мкФ между ногой фоторезистора и землей для фильтрации шумов.

Проверьте подключение по прилагаемой схеме Fritzing и фото.

Шаг 5: Настройка ThingSpeak для данных IoT

Перейдите на ThingSpeak, создайте бесплатный аккаунт и добавьте новый канал. Назовите канал и его поля (например, Temperature, Humidity, Light). Порядок полей определяет, как вы будете отправлять данные позже.

Выберите видимость канала (публичный/приватный) и при желании укажите местоположение. Скопируйте Write API Key канала — он понадобится в Python-скрипте для публикации данных.

С собранным железом и настроенным каналом вы готовы написать Python-скрипт, считывающий значения датчиков и отправляющий их в ThingSpeak. Запустив скрипт, вы будете видеть состояние подвала из любой точки.