温湿度传感器原理

. 课程名称：_传感器原理与应用_项目名称：_温湿度传感器的使用_ 一、 实验准备1： 实验目的：了解并掌握对温湿度传感器的使用 实验环境、知识点准备： 实验环境：一台运行 Arduino 软件的计算机 知识点准备： 1 1、传感器性能说明、传感器性能说明 参数 湿度湿度 分辨率1 1 重复性 精度2525℃ ℃ 0 0－－5050℃ ℃ 互换性 量程范围0 0℃ ℃ 2525℃ ℃ 5050℃ ℃ 响应时间 1/e(63%)25℃，1/e(63%)25℃， 1m/s1m/s 空气空气 条件MinTypMax单位 1 1 1616 ± ±1 1 ± ±4 4 可完全互换可完全互换 1 1 ± ±5 5 %RH Bit %RH %RH %RH 3030 2020 2020 6 61010 9090 9090 8080 1515 %RH %RH %RH S 1注：1、实验准备部分包括实验环境准备和实验所需知识点准备。 2、若是单人单组实验，同组成员填无。 . . 迟滞 长期稳定性 温度温度 分辨率 重复性 精度 量程范围 响应时间 典型值 ±1±1 ±1±1 %RH %RH/yr 1 1 1616 1 1 1616 ±1±1 1 1 1616 ±2±2 5050 3030 ℃ Bit ℃ ℃ ℃ ±1±1 1/e(63%)1/e(63%) 0 0 6 6S 2 2、、接口说明接口说明 建议连接线长度短于建议连接线长度短于2020米时用米时用5K5K上拉电阻上拉电阻, ,大于大于2020米时根据实际情况使用合适的上拉米时根据实际情况使用合适的上拉 电阻电阻 3 3、、 电源引脚电源引脚 DHT11的供电电压为3－5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发 送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 4 4、串行接口、串行接口 ( (单线双向单线双向) ) DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间 . . 4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现 读出为零.操作流程如下: 一次完整的数据传输为40bit,高位先出。 数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和 数据传送正确时校验和数据等于“8bit8bit湿度整数数据湿度整数数据+8bit+8bit湿度小数数据湿度小数数据+8bi+8bi温度整数温度整数 数据数据+8bit+8bit温度小数数据”温度小数数据”所得结果的末8位。 用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号 结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分 数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始 信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。 1.通讯过程如图1所示 图1 总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫 秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束, 然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 读取DHT11 的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉 电阻拉高。 . . 图2 总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准 备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还是1.格 式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常.当 最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。 数字0信号表示方法如图4所示 . . 图4 数字1信号表示方法.如图5所示 图5 5 5、、 测量分辨率测量分辨率 测量分辨率分别为 8bit（温度）、8bit（湿度）。 6 6、电气特性、电气特性 VDD=5V，T = 25℃，除非特殊标注 参数参数 供电供电 供电电流供电电流 采样周期采样周期 条件条件 DC 测量 平均 待机 秒 minmintyptypmaxmax 3 0.5 0.2 100 1 55.5 2.5 1 150 单位单位 V mA mA uA 次 注:采样周期间隔不得低于1秒钟。 7 7、、应用信息 应用信息 . . 7.17.1工作与贮存条件工作与贮存条件 超出建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感 器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/可参阅7.3小节的“恢复处理”。在非正常工 作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。 7.27.2暴露在化学物质中暴露在化学物质中 电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能 导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所 述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。 7.37.3恢复处理恢复处理 置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准 时的状态。在50-60℃和70%RH 的湿度条件下保持 5小时以上。 7.47.4温度影响温度影响 气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传 感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可 能将DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导， DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。 7.57.5光线光线 长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。 7.67.6配线注意事项配线注意事项 DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。 8 8、封装信息、封装信息 . . 1 2 3 41 2 3 4 9 9、、 DHT11 DHT11引脚说明引脚说明 Pin 1 2 3 4 名称 VDD DATA NC GND 注释 供电 3－5.5VDC 串行数据，单总线 空脚，请悬空 接地，电源负极 1010、、 焊接信息焊接信息 手动焊接，在最高260℃的温度条件下接触时间须少于10秒。 1111、注意事项、注意事项 (1)避免结露情况下使用。 (2)长期保存条件：温度10－40℃，湿度60％以下。 . . 二、实验过程记录2： ArduinoArduino 源程序源程序 #define DHT11_PIN 0 // ADC0 接到模拟口0 byte read_dht11_dat() { byte i = 0; byte result=0; for(i=0; i 8; i++){ while(!(PINC // wait for 50us delayMicros