温湿度传感器原理.doc

课程名称:_传感器原理与应用_项目名称:_温湿度传感器得使用_
一、 实验准备 注:1、实验准备部分包括实验环境准备与实验所需知识点准备。
2、若就是单人单组实验,同组成员填无。
:
实验目得:了解并掌握对温湿度传感器得使用
实验环境、知识点准备:
实验环境: 一台运行Arduino软件得计算机
知识点准备:
1、传感器性能说明
参数
条件
Min
Typ
Max
单位
湿度
分辨率

1
1
1
%RH

16

Bit
重复性

±1

%RH
精度
25℃

±4

%RH
0－50℃

±5
%RH
互换性
可完全互换
量程范围
0℃
30

90
%RH
25℃
20

90
%RH
50℃
20

80
%RH
响应时间
1/e(63%)25℃,1m/s 空气
6
10
15
S
迟滞

±1

%RH
长期稳定性
典型值

±1

%RH/yr
温度
分辨率

1
1
1
℃
16
16
16
Bit
重复性

±1

℃
精度

±1

±2
℃
量程范围

0

50
℃
响应时间
1/e(63%)
6

30
S
2、 接口说明
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适得上拉电阻

3、 电源引脚
DHT11得供电电压为 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 得电容,用以去耦滤波。
4、串行接口 (单线双向)
DATA 用于微处理器与 DHT11之间得通讯与同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分与整数部分,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:
一次完整得数据传输为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校验与
数据传送正确时校验与数据等于“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”所得结果得末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得数据,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接收到主机得开始信号后,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2040us后, 读取DHT11得响应信号,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,高电平得长短定了数据位就是0还就是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,请检查线路就是否连接正常、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、 测量分辨率
测量分辨率分别为 8bit(温度)、8bit(湿度)。
6、电气特性
VDD=5V,T = 25℃,除非特殊标注
参数
条件
min
typ
max
单位
供电
DC
3
5
5、5
V
供电电流

测量
0、5

2、5
mA
平均
0、2

1
mA
待机
100

150
uA
采样周期
秒
1

次
注:采样周期间隔不得低于1秒钟。
7、应用信息
7、1工作与贮存条件
超出建议得工作范围可能导致高达3%RH得临时性漂移信号。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小节得“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品得老化过程。
7、2暴露在化学物质中
电阻式湿度传感器得感应层会受到化学蒸汽得干扰,化学物质在感应层中得扩散可能导致测量值漂移与灵敏度下降。在一个纯净得环境中,污染物质会缓慢地释放出去。下文所述得恢复处理将加速实现这一过程。高浓度得化学污染会导致传感器感应层得彻底损坏。
7、3恢复处理
置于极限工作条件下或化学蒸汽中得传感器,通过如下处理程序,可使其恢复到校准时得状态。在5060℃与< 10%RH得湿度条件下保持2 小时(烘干);随后在2030℃与>70%RH得湿度条件下保持 5小时以上。
7、4温度影响
气体得相对湿度,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。如果与释放热量得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,同时保持外壳得良好通风。为降低热传导,DHT11与印刷电路板其它部分得铜镀层应尽可能最小,并在两者之间留出一道缝隙。
7、5光线
长时间暴露在太阳光下或强烈得紫外线辐射中,会使性能降低。
7、6配线注意事项
DATA信号线材质量会影响通讯距离与通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。
8、封装信息

1 2 3 4
9、 DHT11引脚说明
Pin
名称
注释
1
VDD
供电 3－5、5VDC
2
DATA
串行数据,单总线
3
NC
空脚,请悬空
4
GND
接地,电源负极
10、 焊接信息
手动焊接,在最高260℃得温度条件下接触时间须少于10秒。
11、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 注:实验过程记录要包含实验步骤,页码不够可自行添加。
:
Arduino 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 & _BV(DHT11_PIN))); // wait for 50us
delayMicroseconds(30);
if(PINC & _BV(DHT11_PIN))
result |=(1<<(7i));
while((PINC & _BV(DHT11_PIN))); // wait '1' finish
}
return result;
}
void setup
{
DDRC |= _BV(DHT11_PIN);
PORTC |= _BV(DHT11_PIN);
Serial、begin(19200);
Serial、println("Ready");
}
void loop
{
byte dht11_dat[5];
byte dht11_in;
byte i;
// start condition
// 1、 pulldown i/o pin from 18ms
PORTC &= ~_BV(DHT11_PIN);
delay(18);
PORTC |= _BV(DHT11_PIN);
delayMicroseconds(40);
DDRC &= ~_BV(DHT11_PIN);
delayMicroseconds(40);
dht11_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 data reception
for (i=0; i<5; i++)
dht11_dat[i] = read_dht11_dat;
DDRC |= _BV(DHT11_PIN);
PORTC |= _BV(DHT11_PIN);
byte dht11_check_sum = dht11_dat[0]+dht11_dat[1]+dht11_dat[2]+dht11_dat[3];
// check check_sum
if(dht11_dat[4]!= dht11_check_sum)
{
Serial、println("DHT11 checksum error");
}
Serial、print("Current humdity = ");
Serial、print(dht11_dat[0], DEC);
Serial、print("、");
Serial、print(dht11_dat[1], DEC);
Serial、print("% ");
Serial、print("temperature = ");
Serial、print(dht11_dat[2], DEC);
Serial、print("、");
Serial、print(dht11_dat[3], DEC);
Serial、println("C ");
delay(2000);
}

实验操作成绩(百分制)__________ 实验指导教师签字:__________
三、 实验小结: 注:1、实验小结应包含实验所需知识点与实验方法得总结,实验心得体会等。
2、分组实验需包含同组讨论内容。

通过这次实验报告,我对于温湿度传感器得原理及运行有了更深一层
得了解。一边自己动手操作,一边解决问题实验过程中遇到得问题,这让我
得理解更透彻,更能接受。所以,任何事情都要在实践中去获取真理。在实
践中加深对理论知识得理解与掌握。
、 

实验报告成绩(百分制)__________ 实验指导教师签字:__________