Измерители влажности

В повседневной жизни влажность выступает немаловажным параметром, от степени влажности воздуха немало зависит наше самочувствие. Особенно чувствительными к влажности являются метеозависимые люди. При высокой сухости воздуха даже здоровые люди ощущают дискомфорт.

В этой статье описан простой для повторения цифровой измеритель влажности и температуры воздуха, выполненный на WIFI модуле ESP12F, датчике DHT22 (или DHT11) и OLED дисплее SH1106 (или SSD1306). Измеренные значения температуры и влажности отображаются на OLED дисплее, а также передаются в облачный сервис ThingSpeak.  

 

Очень кратко познакомимся с применяемыми  в этом устройстве компонентами:

1. Модуль Wi-Fi ESP-12F - основан на микроконтроллере ESP8266 китайского производителя Espressif. Микроконтроллер ESP8266 является высоко интегрированным чипом, предназначенным для соединения по беспроводной связи. Имеет набор встроенных протоколов TCP/IP. Помимо Wi-Fi микроконтроллер отличается возможностью исполнять программы из внешней флеш-памяти с интерфейсом SPI. Может программироваться через среду Arduino IDE. Позволяет используя определенные прошивки, обходиться без дополнительных микроконтроллеров — то есть управлять чем-либо можно напрямую с портов GPIO.

Характеристики ESP12F:

• WI-FI: 802.11 b/g/n с WEP, WPA, WPA2
• режимы работы: клиент (STA), точка доступа (AP), клиент+точка доступа (STA+AP)
• встроенный 32-битный MCU с низким энергопотреблением;
• встроенный 10-битный АЦП;
• напряжение питания: от 3 до 3,6 В
• максимальный потребляемый ток: до 215мА в зависимости от режима работы
• частота процессора: 80 — 160 МГц
• диапазон рабочих температур от минус 40 до плюс 125 градусов по Целсию.

 2. В качестве сенсора влажности и температуры используется недорогой датчик серии DHT: DHT22 или DHT11. Эти датчики из за своей дешевизны отлично подходят для  радиолюбительских проектов. Датчики состоят из емкостного сенсора влажности, термистора и микросхемы, преобразующей аналоговый сигнал в цифровой. Считать цифровой код, содержащий значения измеренной влажности и температуры, можно с помощью любого, даже очень простого, микроконтроллера. Обмен информации между микроконтроллером и датчиком серии DHT ведется по однопроводному последовательному интерфейсу. 

Распиновка выводов и внешний вид датчиков DHT11 и DHT22 практически одинаковы.

Датчики немного отличаются техническими характеристиками.

Характеристики датчика DHT11:

• Очень дешевый
• Питание от 3 до 5В,
• Ток потребления - не более 2,5 мА,
• Диапазон измерения влажности - от 20% до 80%,
• Точность измерения в вышеуказанном диапазоне плюс/минус 5%,
• Диапазон измерения температуры - от 0 до 50 градусов по Цельсию,
• Точность измерения плюс/минус 2%,
• Частота измерения не более 1Гц,

Характеристики датчика DHT22:

• Дешевый,
• Питание от 3 до 5В,
• Ток потребления - не более 2,5 мА,
• Диапазон измерения влажности - от 0% до 100%,
• Точность измерения в вышеуказанном диапазоне плюс/минус 2...5%,
• Диапазон измерения температуры - от минус 40 до плюс 125 градусов по Цельсию,
• Точность измерения плюс/минус 0,5 градусов по Цельсию.
• Частота измерения не более 0,5Гц,

 В качестве индикатора в этом проекте могут использоваться OLED дисплеи  на контроллере SSD1306, размер которого составляет 0,96" или на контроллере SH1106, с размером 1,3" по диагонали.

Характеристики дисплея на контроллере SSD1306:

• Размеры дисплея: 27мм х 27мм х 4,1мм,
• Разрешение экрана: 128 х 64 пиксела,
• Угол обзора: >160 градусов,
• Цвет: черно-белый (белые пикселы могут светиться зеленым, голубым),
• Потребляемая мощность: не более 80 мВт,
• Питание: от 3 до 5В.,
• Рабочая температура  от минус 30 до плюс 70 градусов по Цельсию,
• Протокол обмена с микроконтроллером: I2C или SPI.

Характеристики дисплея на контроллере SH1106 аналогичны вышеописанным характеристикам дисплея на контроллере SSD1306, за исключением размеров, рабочей части дисплея (1,3"), так и габаритных размеров.

Познакомившись с применяемыми компонентами перейдем к сборке схемы цифрового измерителя влажности и температуры:

В схеме применены следующие элементы:

• А1 - модуль ESP12F,
• U1- датчик DHT22 (или DHT11);
• D1 - микросхема AMS1117ADJ;
• R1 - резистор 200 Ом, 0.125Вт;
• R2 - резистор 120 Ом, 0.125 Вт;
• R3...R8 - резистор 4,7 кОм, 0.125 Вт;
• С1 - конденсатор 0,47...1 мкФ;
• С2 - конденсатор 47...100 мкФ, 15...25В;
• С3 - конденсатор 0,47...1 мкФ;
• С4 - конденсатор 22...47 мкФ, 15В;
• X2 - разъем PLS-6 (для загрузки программного обеспечения, контакты 5 и 6 - при занесении программы необходимо закоротить.),
• X1 - любой разъем для подачи питания (5В).

Программное обеспечение измерителя влажности и температуры написано в среде разработки ARDUINO и находится в конце статьи (скейтч и библиотеки). При чем для разных индикаторов скейтчи разные. Выберайте скейтч соответствующий Вашему дисплею.

Прежде чем загружать программу в устройство - необходимо внести некоторые изменения в скейтч, а именно указать следующие данные:

• Имя Вашей WIFI сети;
• Пароль к WIFI сети;
• API Key ThingSpeak;
• Параметры датчика (тип датчика и порт ESP8266 к которому датчик подключен).

После успешной загрузки кода:

• на индикаторе будут отображаться значения температуры и влажности воздуха в месте установки датчика,
• в мониторе последовательного порта вы можете увидеть результаты измерений и сообщения об отправке данных в облачный сервис THingSpeak,
• и на Ваш канал сервиса ThingSpeak начнут поступать данные, аналогично моим:

Ниже представлен мой вариант конструкции измерителя влажности и температуры.