温湿度传感器原理.docx
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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：
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、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的上拉电阻
3、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、串行接口（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“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、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
超出建议的工作围可能导致高达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。
7.2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。
7.3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<10%RH的湿度条件下保持2小时（烘干）；随后在20-30℃和>70%RH的湿度条件下保持5小时以上。
7.4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。
7.5光线
长时间暴露在太下或强烈的紫外线辐射中，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和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。
8、封装信息
1234
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℃的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。
2、实验过程记录：
Arduino源程序
#defineDHT11_PIN0//ADC0接到模拟口0
byteread_dht11_dat（）
{
bytei=0;
byteresult=0;
for（i=0;i<8;i++）{
while（!
（PINC&_BV（DHT11_PIN）））;//waitfor50us
delayMicroseconds（30）;
if（PINC&_BV（DHT11_PIN））
result|=（1<<（7-i））;
while（（PINC&_BV（DHT11_PIN）））;//wait'1'finish
}
returnresult;
}
voidsetup（）
{
DDRC|=_BV（DHT11_PIN）;
PORTC|=_BV（DHT11_PIN）;
Serial.begin（19200）;
Serial.println（"Ready"）;
}
voidloop（）
{
bytedht11_dat[5];
bytedht11_in;
bytei;
//startcondition
//1.pull-downi/opinfrom18ms
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（"dht11startcondition1notmet"）;
return;
}
delayMicroseconds（80）;
dht11_in=PINC&_BV（DHT11_PIN）;
if（!
dht11_in）{
Serial.println（"dht11startcondition2notmet"）;
return;
}
delayMicroseconds（80）;
//nowreadyfordatareception
for（i=0;i<5;i++）
dht11_dat[i]=read_dht11_dat（）;
DDRC|=_BV（DHT11_PIN）;
PORTC|=_BV（DHT11_PIN）;
bytedht11_check_sum=dht11_dat[0]+dht11_dat[1]+dht11_dat[2]+dht11_dat[3];
//checkcheck_sum
if（dht11_dat[4]!
=dht11_check_sum）
{
Serial.println（"DHT11checksumerror"）;
}
Serial.print（"Currenthumdity="）;
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：
__________
3、实验小结：
通过这次实验报告，我对于温湿度传感器的原理及运行有了更深一层
的了解。
一边自己动手操作，一边解决问题实验过程中遇到的问题，这让我
的理解更透彻，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的理解和掌握。
.
实验报告成绩（百分制）__________实验指导教师签字：
__________
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