На страницах нашего сайта уже рассказывалось о различных измерителях температуры, влажности, давления и т.д. Остановимся ещё на одном измерителе, который предназначен для контроля температуры и влажности внутри помещений и выполненный на датчике DHT-11.

Датчик DHT-11 (рис. 1) позволяет измерять температуру в диапазоне 0 – 50 градусов и влажность в диапазоне 20 - 90 процентов. Несмотря на то, что заявленные в даташите погрешности у него составляют +/- 2 градуса для температуры и +/- 5% для влажности, при тестировании различные экземпляры датчиков DHT-11 по показаниям температуры не отличались от показаний значительно более точного и дорогого SHT-21 (разумеется, без учета десятых долей градуса). Показания влажности различались более значительно (например, при показаниях влажности SHT-21 45% показания DHT-11 были 40%). Так что, несмотря на значительно более скромные характеристики датчика DHT-11 по сравнению с «брендовым» SHT-21 или более точным DHT-22, рассматриваемый датчик вполне можно использовать для бытовых применений. Стоимость датчика DHT-11 составляет всего лишь около 2$.

Рис. 1

Рассмотрим протокол обмена датчика DHT-11 с микроконтроллером. На физическом уровне для этого используется однопроводная шина, с подтяжкой её резистором к плюсу питания. Она в чем-то напоминает шину 1-wire, но имеет совершенно другие тайминги и некоторые другие особенности. Например, если в 1-wire первым передается младший бит каждого байта, то здесь ситуация прямо противоположная. Процесс обмена датчика и микроконтроллера показан на рис. 2

Рис. 2

Сначала микроконтроллер настраивает порт на выход и прижимает шину к минусу на время не менее 18 мс. Затем отпускает шину, настраивает порт на вход и ожидает ответа в течение 20-40 мкс. Если датчик не ответил (не выдал низкий уровень) то микроконтроллер формирует информацию об ошибке. В случае ответа датчика, шина отпускается на время 80 мкс, после чего начинается передача значений влажности и температуры. Бит, равный нулю, представляет собой импульс длительностью 26-28 мкс, а бит единицы – длительностью 70 мкс.

Пакет информации, получаемый микроконтроллером от датчика, состоит из 40 бит (5 байт) и представляет собой следующую последовательность – байт целых значений влажности, байт десятых значений влажности, байт целых значений температуры, байт десятых значений температуры, контрольная сумма. В датчике DHT-11, в отличие от DHT-22, десятые части влажности и температуры не используются и их значение всегда равно нулю. Контрольная сумма равна сумме всех предыдущих байтов.

Рис. 3

Принципиальная схема измерителя температуры и влажности приведена на рис. 3. Она выполнена на микроконтроллере 16F628A. Питание +5В обеспечивает стабилизатор LM7805. Питание датчика DHT-11 может быть в пределах от 3 до 5,5 В, поэтому он подключается непосредственно к входу микроконтроллера без всяких согласующих элементов.. Значение подтягивающего резистора на шине выбирается в пределах 1 – 10 кОм. Резистором R3 устанавливается необходимая контрастность ЖКИ – индикатора, в качестве которого может быть использован любой алфавитно-цифровой дисплей на 2 строки и 8 (16) символов, совместимый с контроллером HD44780 . Не забывайте, что у разных производителей таких дисплеев выводы питания 1 и 2 могут быть разведены «зеркально».

Печатная плата для измерителя температуры и влажности не разрабатывалась, схема была собрана на макетной плате. Какие-либо органы управления отсутствуют, но если это необходимо, то можно сделать отключаемую подсветку дисплея, включив кнопку с фиксацией последовательно с резистором R4. Настройка устройства сводится к установке нужной контрастности дисплея резистором R3 и подбору резистора R4 для обеспечения нужного уровня подсветки.

В верхней строке дисплея выводится значение температуры, в нижней – значение влажности (рис. 4)

DHT-11