溫濕度傳感器原理

1、；課程名稱：_傳感器原理與應(yīng)用_項(xiàng)目名稱：_溫濕度傳感器的使用_ 一、 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 注：1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備部分包括實(shí)驗(yàn)環(huán)境準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)所需知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)備。2、若是單人單組實(shí)驗(yàn)，同組成員填無(wú)。： 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠⒄莆諏?duì)溫濕度傳感器的使用 實(shí)驗(yàn)環(huán)境、知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)備： 實(shí)驗(yàn)環(huán)境： 一臺(tái)運(yùn)行Arduino軟件的計(jì)算機(jī) 知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)備： 1、傳感器性能說(shuō)明參數(shù)條件MinTypMax單位濕度分辨率111%RH16Bit重復(fù)性±1%RH精度25±4%RH050±5%RH互換性可完全互換量程范圍03090%RH252090%RH502080%RH響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)25，1m/s 空氣61015S

2、遲滯±1%RH長(zhǎng)期穩(wěn)定性典型值±1%RH/yr溫度分辨率111161616Bit重復(fù)性±1精度±1±2量程范圍050響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)630S2、 接口說(shuō)明 建議連接線長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻3、電源引腳DHT11的供電電壓為35.5V。傳感器上電后，要等待 1s 以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波。4、串行接口 (單線雙向)DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間

3、4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說(shuō)明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11

4、接收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào),DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。1.通訊過(guò)程如圖1所示圖1總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)后,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào).主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,延時(shí)等待20-40us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖2總線為低電平,說(shuō)明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線

5、拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開(kāi)始,高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見(jiàn)下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則DHT11沒(méi)有響應(yīng),請(qǐng)檢查線路是否連接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。數(shù)字0信號(hào)表示方法如圖4所示 圖4數(shù)字1信號(hào)表示方法.如圖5所示 圖55、 測(cè)量分辨率測(cè)量分辨率分別為 8bit（溫度）、8bit（濕度）。6、電氣特性VDD=5V，T = 25，除非特殊標(biāo)注參數(shù)條件mintypmax單位供電 DC355.5V供電電流測(cè)量0.52.5mA平均0.21mA待機(jī)100150uA采樣周

6、期秒1次注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。7、應(yīng)用信息7.1工作與貯存條件超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達(dá)3%RH的臨時(shí)性漂移信號(hào)。返回正常工作條后，傳感器會(huì)緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。要加速恢復(fù)進(jìn)程/可參閱7.3小節(jié)的“恢復(fù)處理”。在非正常工作條件下長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)加速產(chǎn)品的老化過(guò)程。7.2暴露在化學(xué)物質(zhì)中電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會(huì)受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴(kuò)散可能導(dǎo)致測(cè)量值漂移和靈敏度下降。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。下文所述的恢復(fù)處理將加速實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。高濃度的化學(xué)污染會(huì)導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的徹底損壞。7.3恢復(fù)處理置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，通過(guò)如下處理程序，

7、可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時(shí)的狀態(tài)。在50-60和< 10%RH的濕度條件下保持2 小時(shí)（烘干）；隨后在20-30和>70%RH的濕度條件下保持 5小時(shí)以上。7.4溫度影響氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測(cè)量濕度時(shí)，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與釋放熱量的電子元件共用一個(gè)印刷線路板，在安裝時(shí)應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時(shí)保持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。7.5光線長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽(yáng)光下或強(qiáng)烈的紫外線輻射中，會(huì)使性能降低。7.6配線注意事項(xiàng)DATA信號(hào)線材質(zhì)量會(huì)影

8、響通訊距離和通訊質(zhì)量,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。8、封裝信息 1 2 3 49、 DHT11引腳說(shuō)明Pin名稱注釋1VDD供電 35.5VDC2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極10、 焊接信息手動(dòng)焊接，在最高260的溫度條件下接觸時(shí)間須少于10秒。11、注意事項(xiàng)(1)避免結(jié)露情況下使用。(2)長(zhǎng)期保存條件：溫度1040，濕度60以下。2、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄 注：實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄要包含實(shí)驗(yàn)步驟，頁(yè)碼不夠可自行添加。： Arduino 源程序#define DHT11_PIN 0 / ADC0 接到模擬口0byte read_dht11_dat() byte i = 0; by

9、te result=0; for(i=0; i< 8; i+) while(!(PINC & _BV(DHT11_PIN); / wait for 50us delayMicroseconds(30); if(PINC & _BV(DHT11_PIN) result |=(1<<(7-i); while(PINC & _BV(DHT11_PIN); / wait '1' finish return result;void setup() DDRC |= _BV(DHT11_PIN); PORTC |= _BV(DHT11_PIN); S

10、erial.begin(19200); Serial.println("Ready");void loop() byte dht11_dat5; byte dht11_in; byte i; / start condition / 1. pull-down i/o pin from 18ms PORTC &= _BV(DHT11_PIN); delay(18); PORTC |= _BV(DHT11_PIN); delayMicroseconds(40); DDRC &= _BV(DHT11_PIN); delayMicroseconds(40); dht1

11、1_in= PINC & _BV(DHT11_PIN); if(dht11_in) Serial.println("dht11 start condition 1 not met"); return; delayMicroseconds(80); dht11_in = PINC & _BV(DHT11_PIN); if(!dht11_in) Serial.println("dht11 start condition 2 not met"); return; delayMicroseconds(80); / now ready for da

12、ta reception for (i=0; i<5; i+) dht11_dati = read_dht11_dat(); DDRC |= _BV(DHT11_PIN); PORTC |= _BV(DHT11_PIN); byte dht11_check_sum = dht11_dat0+dht11_dat1+dht11_dat2+dht11_dat3; / check check_sum if(dht11_dat4!= dht11_check_sum) Serial.println("DHT11 checksum error"); Serial.print(&qu

13、ot;Current humdity = "); Serial.print(dht11_dat0, DEC); Serial.print("."); Serial.print(dht11_dat1, DEC); Serial.print("% "); Serial.print("temperature = "); Serial.print(dht11_dat2, DEC); Serial.print("."); Serial.print(dht11_dat3, DEC); Serial.println("C "); delay(2000); 實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)（百分制）_ 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師簽字：_3