DHT11 データシート – 温度の強さと空気中の水蒸気の量は常に相関しています。両方を同時に測定するには、温度と湿度のセンサー（DHT11）が必要です。デジタル相対湿度・温度センサーは、温度と湿度の測定において高精度の部品です。この記事は、このセンサーについてもっと知りたいという衝動に駆られた愛好家のためのDHT11データシートです。自分で組み立ててみたいという意欲のある方には、PCBアセンブリで作業負担を軽くすることができます。飛び込んで、わかりやすく、精巧で、簡潔な方法で知識を得てください。
1.さて、DHT11とは何でしょうか？
DHT11は、さまざまな用途で活躍するセンサーです。湿度校正室で校正された高精度なセンサーを搭載しています。そして、センサーは校正係数をOTPプログラム・メモリとして保存し、そこで湿度0～100％の測定値をデジタル信号出力として取り出します。このセンサーには、温度と湿度を測定するためのサーミスタと静電容量式湿度センサーが含まれています。8ビットマイコンは、アナログ信号をデジタル信号に変換し、温度と湿度を読み取ります。
このセンサーは小型で、非常に低い動作電圧を持ちながら、20メートルの信号伝送範囲を持ちます。
DHT11モジュール
2.DHT11 センサーの用途
DHT11センサーは、温度と湿度を測定する部品に不可欠です。
家庭で使用される電気製品
除湿機
HVACシステム
自動車内の温度調節
気象観測所における温度・湿度条件の予測
データロガー
湿度や計測の制御が必要な医療機器
特定のプロセスの自動化に貢献します。
3.他のセンサーと比較した場合の DHT11 の優位性
4.センサーの特徴・技術仕様
センサーの動作電圧は3.5Vから5.5Vの範囲です。
DHT11のサンプリング周期は2秒以上で、待機電流は60uA、出力電流は0.3mAです。
また、このセンサーは、4ピンの単列ピン・パッケージを採用しています
その他の相対湿度の特徴は
出力信号：シングルバス経由のデジタル信号
測定範囲50℃ 20-80%湿度測定時
検出素子：高分子抵抗体
互換性：完全に互換性がある
長期安定性<± 0.5% RH / Yr
精度。25℃では±5％RHです
遅れ。<± 0.3% RH
決断1%RH
温度の指定は含んでいます。
温度の決断1度C
繰り返し精度±1℃
動作温度範囲0-50℃
正確さ+-2.0℃
5.DHT11 のピン構成
センサーのピンは4本です。
湿度センサーモジュールとの違いは、モジュールにフィルタリングコンデンサとプルアップ抵抗が内蔵されていることです。
6.DHT11センサーの2次元モデル
(出典：クリエイティブ・コモンズ)
7. DHT11 のデータシート – DHT11 をどのように使用するか？
下図に示すように、このセンサーは生産拠点で校正を行うため、簡単に設定することができます。
電気的接続図
効率を上げるために、マイクロ秒のタイミングを持つ高性能な8ビットマイコンが必要です。
シングルバス線は、マイクロコントローラーとDHT11の間の通信を担当します。1回の通信サイクルは最大4マイクロ秒であり、5Kプル抵抗は、センサーの状態を制御するのに役立ちます。これは何を意味するかというと、レートが高いとき、バスはアイドル状態であるということです。
センサーの部品は、マスターとスレーブの関係を共有しています。マスターが呼び出すと、スレーブが答えることができるのはそのときだけです。このシングルバス・シーケンスを守らないと、デバイスはホスト信号に応答しなくなります。
センサーは、最初に上位ビットのデータを送信し、完全な送信は、整数部と小数部からなる40ビットのデータで構成されます。
DHT11 Datasheet- データ形式は以下の通りです。
8ビットの湿度整数データ + 8ビットの湿度10進データ + 8ビットの温度臨界データ + 8ビットの温度小数データ + 8ビットのパリティビット。
ここで重要なことは、温度、湿度ともに小数点以下のビットは常に0であることです。
データ通信が正常であれば、「8bit臨界RHデータ＋8bit小数RHデータ＋8bit積分Tデータ＋8bit小数Tデータ」の最終ビットがチェックサムとなるはずです。
例えば、DHT11から40ビットのデータを受信したマイクロコントローラは、次のように表示します。
0010 0001 0000 0000 0001 1010 0000 0000 0011 1011
高湿度 8 低湿度 8 高温度 8 低温度 8 パリティビット
計算は以下のように行われます。
0011 0101+0000 0000+0001 1000+0000 0000= 0100 1101
DHT11 Datasheet- 入力データは正しいです。
湿度0011 0101=33h=33%rh
温度0001 1010=18H=26℃
マイクロコントローラーがセンサーに信号を送ると、センサーは低消費電力状態から高消費電力状態に変化します。
このプロセスは、マイコンが初期信号の完了を待っている間に起こります。開始信号がなければセンサーからの応答がないため、開始信号の完了は不可欠です。
その後、DHT11が40ビットデータの表示で応答し、さらなる処理を開始します。
通信プロセス全体
(出典：クリエイティブ・コモンズ）
2つ目の処理では、データバスの電圧が高いため、通信を開始するとMCUは電圧を下げる。センサーがMCUからの信号を検知するためには、この処理を1〜10ms程度継続する必要がある。呼び出しに気づいたマイコンは、プルアップして約20〜40usの間、信号の応答を待ちます。
開始信号の検出は、DHT11による80usの低電圧引き込みに影響します。データを送信する準備として、電圧を80usに上げます。
MCUがDHT11に開始信号を送信し、DHT11がMCUに応答信号を送信している様子
(出典：クリエイティブ・コモンズ）
次のステップでは、センサーが50usの低電圧でマイコンに情報を送信します。
ビットは、信号の長さに応じて「1」または「0」になります。
ビットデータ “1 “フォーマット
(出典：クリエイティブ・コモンズ)
湿度測定の精度を低下させる要因には、次のようなものがあります。
太陽などの紫外線への過度な露出
低品質のデータ信号線、または短い電線
煙、酸、または酸化性ガスにさらされると、DHT11センサーモジュールが損傷する可能性があります。
8.DHT11のデータシート-DHT11の代替品
DHT11と同等の代替センサーをいくつか紹介します。
DHT22
SHT71
AM2302
まとめ
DHT11センサーは、温度と湿度を検知するために、シグナルコンディショニングというシンプルなプロセス技術を使用していることを一言で表します。このセンサーは、メンテナンスや入手が簡単で、すでに校正が行われているため、他のセンサーに比べて有利です。DHT11センサーの製作に興味をお持ちの方は、このビデオを参考にしてください。DHT11データシートの学習、あるいは実験に必要なすべてのコンポーネントは、こちらで入手できます。
