WHAT ARE TEMPERATURE AND HUMIDITY SENSORS? Ces capteurs ont été conçus pour diverses applications afin de mesurer l'humidité ainsi que la température de l'environnement. Ils le font en trouvant la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air autour des capteurs. La quantité d'humidité dans le gaz peut être un mélange de différents éléments, y compris l'azote, la vapeur d'eau, l'argon, etc. Étant donné que l'humidité peut avoir d'énormes effets sur différents processus biologiques, chimiques et physiques, elle doit être mesurée et contrôlée dans différentes industries et, par conséquent, ces capteurs sont nécessaires pour nous aider. NOTIONS FONDAMENTALES DE MESURE DE L'HUMIDITÉ Dans l'atmosphère, l'humidité est toujours présente sous forme de vapeur d'eau. La proportion de vapeur d'eau peut avoir des niveaux très différents. La pression de vapeur saturante correspond à une température d'air donnée, au dessus d'une surface d'eau plane, à la plus grande pression partielle de vapeur d'eau. Elle est fonction de la température, c'est pourquoi pour chaque température il existe une quantité maximum de vapeur d'eau pouvant être contenue dans un volume d'air donné. L'hygrométrie est indiquée soit en humidité absolue, soit en humidité relative: L'humidité absolue est également appelé taux de vapeur d'eau. Elle indique le poids de vapeur d'eau contenu dans 1m3 de mélange de vapeur d'eau et d'air. 1m3 pouvant contenir une masse d'air différente en fonction de la pression et de la température, il est dans de nombreux cas plus simple de rapporter l'humidité absolue à 1kg d'air sec. Cette grandeur est appelée le rapport de mélange (RM). L' humidité relative (HR) est le rapport entre la pression partielle de vapeur d'eau (PV) dans un mélange d'air et de vapeur d'eau, et la pression de vapeur saturante (PVS) à la température de l'air (TS). La température à laquelle apparaît l'état de saturation (PV=PVS, HR=100%) est appelé température de rosée (TR). Lorsque la température descend en dessous de celle-ci, la vapeur d'eau tombe sous forme de gouttelettes. L'enthalpie quant à elle, est la capacité thermique du mélange air-vapeur d'eau. HOW DO TEMPERATURE AND HUMIDITY SENSORS WORK? Les capteurs de température et d'humidité ont deux façons différentes de collecter des données et de mesurer l'humidité et la température. Un type mesure l'humidité relative (également connue sous le nom d'HR) et l'autre type mesure l'humidité absolue (également connue sous le nom de AH). Ils peuvent également être classés en fonction de leur taille. Les petits capteurs sont utilisés à des fins plus petites et les plus grands sont généralement utilisés pour des applications industrielles. Certains de ces capteurs sont interfacés avec un microcontrôleur pour mesurer instantanément les données associées. Par exemple, le capteur de température et d'humidité DHT11 est l'un de ces capteurs numériques de température et d'humidité avec Arduino comme interface. Il peut également utiliser d'autres microcontrôleurs tels que Raspberry Pi, etc. Ces capteurs ont des éléments capacitifs de détection d'humidité ainsi qu'une thermistance qui est utilisée pour détecter la température de l'environnement. Il y a deux électrodes dans l'élément de détection d'humidité (condensateur) et un substrat de rétention d'humidité fonctionne comme un diélectrique entre ces deux électrodes. Chaque fois qu'il y a un changement dans les niveaux d'humidité, des changements se produisent à la valeur de capacité en conséquence. Il y a un circuit intégré dans l'unité qui reçoit les données mesurées et traite les valeurs de résistance qui ont été modifiées en raison du changement d'humidité, et convertit les données en une forme numérique pour les lecteurs. C'est ainsi que les capteurs numériques de température et d'humidité tels que DHT11 mesurent l'humidité. Mais qu'en est-il de la température? L'explication la plus simple serait que ces capteurs utilisent une thermistance à coefficient de température négatif pour mesurer la température. Lorsqu'il y a une augmentation de la température de l'environnement, cet élément entraînerait une diminution de sa valeur de résistance. DHT 11 HUMIDITY & TEMPERATURE SENSOR DHT11 TEMPERATURE & HUMIDITY SENSOR FEATURES A TEMPERATURE & HUMIDITY SENSOR COMPLEX WITH A CALIBRATED DIGITAL SIGNAL OUTPUT. INTRODUCTION Le capteur de température et d'humidité DHT11 dispose d'un complexe de capteurs de température et d'humidité avec une sortie de signal numérique calibrée. En utilisant la technique exclusive d'acquisition de signaux numériques et la technologie de détection de température et d'humidité, il garantit une grande fiabilité et une excellente stabilité à long terme. Ce capteur comprend un composant de mesure de l'humidité de type résistif et un composant de mesure de température NTC, et se connecte à un microcontrôleur 8 bits haute performance, offrant une excellente qualité, une réponse rapide, une capacité anti-interférence et une rentabilité. Chaque élément DHT11 est : strictement étalonné en laboratoire et est extrêmement précis sur étalonnage de l'humidité. Les coefficients d'étalonnage sont stockés sous forme de programmes dans la mémoire OTP, qui sont utilisés par le processus de détection de signal interne du capteur. L'interface série monofil rend l'intégration du système rapide et facile. Sa petite taille, sa faible consommation d'énergie et jusqu'à 20 transmission du signal du compteur, ce qui en fait le meilleur choix pour diverses applications, y compris celles les plus exigeants. Le composant est un package de broches à ligne unique à 4 broches. Il est pratique à connecter et des paquets(modules) spéciaux peuvent être fournis selon la demande des utilisateurs. SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES SPÉCIFICATIONS DÉTAILLÉES TYPICAL APPLICATION Il faut choisir une résistance de traction appropriée en dépit de la longueur du câble. Alimentation et broche(Power and Pin) L'alimentation du DHT11 est de 3 à 5,5 V CC. Lorsque l'alimentation est fournie au capteur, n'en envoyez aucun instruction au capteur en une seconde afin de passer l'état instable. Un condensateur d'une valeur de 100nF peut être ajouté entre VDD et GND pour le filtrage de puissance. Communication Process: Serial Interface (Single-Wire Two-Way) Le format de données à bus unique est utilisé pour la communication et la synchronisation entre le microcontrôleur et Capteur DHT11. Un processus de communication est d'environ 4 ms. Les données se composent de parties décimales et intégrales. Une transmission de données complète est de 40 bits, et le le capteur envoie d'abord un bit de données plus élevé. Format de données: données RH intégrales 8 bits + données RH décimales 8 bits + données T intégrales 8 bits + données T décimales 8 bits données + somme de contrôle de 8 bits. Si la transmission de données est correcte, la somme de contrôle doit être le dernier 8 bits de « Données RH intégrales 8 bits + données RH décimales 8 bits + données T intégrales 8 bits + données T décimales 8 bits ». 1. Overall Communication Process (Global) Lorsque le microcontrôleur envoie un signal de démarrage, le DHT11 passe du mode à faible consommation d'énergie au mode de fonctionnement, en attendant que le microcontrôleur termine le signal de démarrage. Une fois terminé, DHT11 envoie un signal de réponse de données 40 bits qui incluent les informations sur l'humidité relative et la température pour MCU. Les utilisateurs peuvent choisir de collecter (lire) certaines données. Sans le signal de démarrage du microcontrôleur, DHT11 ne donnera pas le signal de réponse au microcontrôleur. Une fois les données collectées, le DHT11 passe en mode basse consommation jusqu'à ce qu'il reçoive à nouveau un signal de démarrage du microcontrôleur. Overall Communication Process 2. Le microcontrôleur MCU envoie un signal de démarrage à DHT L'état de données sans bus unique est au niveau de haute tension. Lorsque la communication entre MCU et DHT11 commence, le programme de MCU réglera le niveau de tension Data Single-bus de haut en bas et ce processus doit prendre au moins 18 ms pour assurer la détection par DHT du signal du microcontrôleur, puis du microcontrôleur tirera la tension vers le haut et attendra 20-40us pour la réponse de DHT. MCU Sends out Start Signal & DHT Responses 3. Réponses de DHT au MCU Une fois que DHT détecte le signal de démarrage, il envoie un signal de réponse de niveau basse tension, qui dure 80us. Ensuite, le programme de DHT définit le niveau de tension Data Single-bus de bas en haut et le conserve pendant 80us pour la préparation de DHT pour l'envoi de données. Lorsque DATA Single-Bus est au niveau de basse tension, cela signifie que DHT envoie la réponse signal. Une fois que DHT a envoyé le signal de réponse, il tire la tension vers le haut et le maintient pendant 80us et se prépare à la transmission des données. Lorsque DHT envoie des données au microcontrôleur, chaque bit de données commence par le niveau basse tension 50us et la longueur du signal de niveau haute tension correspondant détermine si le bit de données est « 0 » ou « 1 ». Si le signal de réponse de la DHT est toujours au niveau de haute tension, cela suggère que la DHT n'est pas répondre correctement et s'il vous plaît vérifier la connexion. Lorsque les données du dernier bit sont transmises, DHT11 tire vers le bas le niveau de tension et le maintient pendant 50us. Ensuite, la tension Single-Bus sera tiré vers le haut par la résistance pour la remettre à l'état libre. Data "0" Indication Data "1" Indication CARACTÉRISTIQUES ELECTRIQUES VDD=5V, T = 25℃ (unless otherwise stated) Remarque : La période d'échantillonnage à intervalles réguliers ne doit pas être inférieure à 1 seconde ATTENTION À !!! 1) Conditions d'exploitation : l'application du capteur DHT11 au-delà de sa plage de travail indiquée dans cette fiche technique peut entraîner une HR de 3 % décalage/divergence du signal. Le capteur DHT11 peut revenir progressivement à l'état étalonné lorsque il revient à l'état de fonctionnement normal et fonctionne dans sa portée. Veuillez vous référer au paragraphe (3) de cette section pour accélérer sa récupération. Veuillez noter que le capteur DHT11 fonctionne dans le des conditions de travail non normales accéléreront le processus de vieillissement du capteur. 2) Attention aux matières chimiques: La vapeur des matériaux chimiques peut interférer avec les éléments sensibles de la DHT et interférer avec ses éléments sensibles. Un degré élevé de contamination chimique peut endommager définitivement le capteur. 3) Processus de restauration lorsque (1) et (2) se produisent Première étape: Gardez le capteur DHT à la condition de température 50 ~ 60Celsius, humidité 70% HR pendant 5 heures. 4) Effet de la température: l'humidité relative dépend en grande partie de la température. Bien que la température compense le la technologie est utilisée pour assurer une mesure précise de l'HR, il est fortement conseillé de conserver le capteurs d'humidité et de température fonctionnant sous la même température. DHT11 devrait être monté à l'endroit aussi loin que possible des pièces susceptibles de générer de la chaleur. 5) Effet de la lumière : une longue exposition à la lumière du soleil et aux ultraviolets peut nuire aux performances de la DHT. DHT11 AND DHT22 Le DHT11 et le DHT22 sont très similaires, mais diffèrent par leurs spécifications. Le tableau suivant compare certaines des spécifications les plus importantes des capteurs de température et d'humidité DHT11 et DHT22. Le capteur DHT22 a une meilleure résolution et une plage de mesure de température et d'humidité plus large. Cependant, c'est un peu plus cher et vous ne pouvez demander des lectures qu'avec un intervalle de 2 secondes. Le DHT11 a une portée plus petite et il est moins précis. Cependant, vous pouvez demander des lectures de capteur chaque seconde. C'est aussi un peu moins cher. LES TYPES DES CAPTEURS D’HUMIDITÉS ET DE TEMPÉRATURES D’ARDUINO: Les capteurs qui mesurent la température et l’humidité de l’air comme : DHT11 Les capteurs qui mesurent l’humidité du sol comme : FC-28 Les capteurs qui mesurent la température comme : DS18B20 en format "sonde" POUR RÉALISER CE PROJET , IL VA NOUS FALLOIR : Une carte Arduino UNO (et son câble USB) . Un capteur DHT11 (si vous avez pas le module DHT11 , vous aurez besoin de plus d’une résistance de 4,7 k ohms). Une LCD (2004 ou 1602) avec I2C . Une plaque d'essai et des fils pour câbler notre montage. LES CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES DU CAPTEUR DHT11: • Alimentation: 3 à 5 Vcc • Consommation maxi: 2,5 mA • Plage de mesure: – température: 0 à +50 °C – humidité: 20 à 100 % HR • Précision: – température: ± 2 °C – humidité: ± 5 % HR • Dimensions: 16 x 12 x 7 mm PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU DHT11: La communication avec un capteur DHT11 se fait en 3 étapes : • Tout d'abord, le microcontrôleur maître (la carte Arduino dans notre cas) réveille le capteur en plaçant la ligne de données à LOW pendant au moins 800µs (au moins 18ms pour le DHT11). Durant ce laps de temps, le capteur va se réveiller et préparer une mesure de température et d'humidité. Une fois le temps écoulé, le maître va libérer la ligne de données et passer en écoute. • Une fois la ligne de données libérée, le capteur répond au maître (pour montrer qu'il est bien réveillé) en maintenant la ligne de données à LOW pendant 80µs puis à HIGH pendant 80µs. • Le capteur va ensuite transmettre une série de 40 bits (5 octets). Les deux premiers octets contiennent la mesure de l'humidité. Les deux octets suivants contiennent la mesure de la température et le cinquième octet contient une somme de contrôle qui permet de vérifier que les données lues sont correctes. PROGRAMMATION DU CARTE ARDUINO: SIMULATION SUR ISIS : A0 A1 A2 A3 A4 A5 GND 5V RESET ARDUINO SIMULINO POWER 1 2 4 ANALOG IN VDD DATA GND DHT11 www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com ATMEGA328P GND ATMEL DIGITAL (PWM~) 4 ~3 2 TX > 1 RX < 0 7 ~6 ~5 13 12 ~11 ~10 ~9 8 AREF 7 8 9 10 11 12 13 14 4 5 6 1 2 3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RS RW E VSS VDD VEE LCD1602 LM016L VDD RV1 1k SIM1 > %RH SIMULINO UNO CAPTEUR DE TEMPERATURE ET D'HUMIDITE 60 35 °C GND POWER ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 ARDUINO SIMULINO 13 12 ~11 ~10 ~9 8 RESET 7 ~6 ~5 4 ~3 2 TX > 1 RX < 0 ATMEGA328P ATMEL SIMULINO UNO 5V DIGITAL (PWM~) 1 2 3 13 14 15 A0 A1 A2 INT SCL SDA P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 4 5 6 7 9 10 11 12 7 8 9 10 11 12 13 14 4 5 6 1 2 3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RS RW E VSS VDD VEE LCD2004 LM044L U1 PCF8574 i2c SIM1 1 2 4 U2 VDD DATA GND DHT11 > %RH 85 27 °C www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com AREF RÉALISATION PRATIQUE:
