Hs 1101 датчик влажности как подключить

Беспроводная метеостанция. Часть 1. Удаленный пост

PIC16F873

I. Введение

На Среднем Западе главными темами разговоров могут быть обсуждения местной футбольной команды или выращивание зерновых. Хотя, неизбежно, беседа всегда ведет к погоде. Большинство из нас считает погоду чем-то само собой разумеющимся и не посвящает ей долгих размышлений. Но, в таких штатах, как Канзас, Оклахома и Техас, слово «погода» пишется с большой буквы и внимательно отслеживается и средствами массовой информации, и отдельными людьми. Погода – это грозы, тропические осадки, торнадо, снежные бури, линии столкновения холодных атмосферных фронтов со стороны Канады и теплого сырого воздуха Гибралтара, и ураганов. Начало любого из этих явлений может быть обнаружено путем мониторинга нескольких основных условий их возникновения.

Когда Вы узнаете погоду по телевидению или радио, это всегда погода в районе аэропорта или где-то еще, вдалеке от вашего дома. Но каковы погодные условия у меня на заднем дворе? Чтобы разобраться в этом, я попытался сконструировать Беспроводную Метеорологическую Станцию (Wireless Weather Station). Я хотел воплотить этот проект много лет назад, но два момента в развитии технологии, наконец-то, подтолкнули меня к действию: первым была разработка недорогих твердотельных датчиков влажности, а вторым – появление доступных миниатюрных ИС радиочастотных приемопередатчиков.

II. Конструкция

Беспроводная Метеостанция состоит из удаленного поста и базовой станции. Удаленный пост питается от солнечных батарей и «просыпается» раз в минуту для сбора и передачи данных. Базовая станция принимает и буферизует приходящие данные, а затем передает их в компьютер по интерфейсу RS-232 для дальнейшей обработки. В состав каждого из постов входит специализированная плата со смонтированной электронной схемой и отдельная плата с радиочастотным приемопередатчиком. Мы начнем наше обсуждение с удаленного поста.

Удаленный пост

Удаленный пост состоит из четырех функциональных секций: датчики-преобразователи, микроконтроллер PIC16F873, радиочастотная часть и источник питания. Схема, приведенная на Рис. 2, показывает секции микропроцессора и преобразователь.

В качестве датчика влажности я выбрал емкостной датчик Humirel HS1101. Этот прибор, в сочетании с КМОП таймером серии 555, работающего как астабильный мультивибратор, генерирует сигнал с частотой, зависящей от влажности. Для минимизации температурных эффектов, в этой конструкции важно использовать прибор TLC555 (Texas Instruments). Если в качестве датчика применен другой прибор, сравните его параметры с HS1101. Заметьте также, что особое внимание должно быть уделено точке соединения HS1101 и 555. Повышенные значения паразитной емкости приведут к ошибочным и непредсказуемым результатам. Я выполнил пайку этого соединения над поверхностью платы.

Зависимость между выходной частотой 555 и относительной влажностью представлена на Рис 1. Уравнение первого порядка, которое связывает относительную влажность с частотой:

Для большей точности может быть использовано уравнение второго порядка:

R.H. = –6.4790×10 –6 ×f2 + 1.0047×10 –2 ×f + 2.7567×10 2

Рис. 1. Зависимость относительной влажности от частоты таймера

Измерение температуры при помощи LM335 производится очень просто: выходной сигнал этой ИС соответствует температуре выраженной в градусах Кельвина, деленной на 100 или:

READ  Как на билайне подключить бесплатный интернет на телефоне

Vout = Температура (K)/100

Чтобы определить температуру в градусах Цельсия, используйте уравнение:

Чтобы определить температуру в градусах Фаренгейта, используйте уравнение:

°F = 1.8×°C + 32.2
= 1.8×(100×Vout – 273) + 32.2
= 180×Vout – 459.2

При комнатной температуре, выходной сигнал этой ИС приблизительно 3 вольта.

Измерение давления осуществляется с помощью датчика Motorola MPX5100A, который работает в диапазоне от 0 до 16 PSI (Pound per Square Inch, фунтов на квадратный дюйм). Однако, нас интересует лишь очень малая часть этого диапазона. Значения атмосферного давления лежат между 28 и 32 дюймами ртутного столба. Это соответствует значениям от 13.75 до 15.72 PSI. Чтобы увеличить динамический диапазон выходного сигнала, я добавил в схему усилитель (U4), который вычитает приблизительно 3.7 вольта из выходного сигнала датчика и затем умножает разность на 4. Так как MPX5100 может потреблять до 10 мА, был добавлен усилитель на транзисторе Q1, чтобы обеспечить возможность включения MPX5100 микроконтроллером.

Я выбрал Microchip PIC16F873, потому что он имел подходящее соотношение объема памяти данных и программ, 10-битый АЦП и три таймера. Таймер 2 используется для измерения периода сигнала влажности. АЦП измеряет выходные сигналы датчиков температуры и давления, а также для контролирует напряжение батарей. Для повышения точности, я применил внешний источник опорного напряжения на 4.096 В (0.1 %) фирмы National Semiconductor, с которым 10-битый АЦП дает разрешающую способность 4 милливольта на отсчет.

Интерфейс подключения к радиопередатчику включает линию разрешения и выход данных.Так как схема передатчика питается от источника + 3.3 В, я использовал аналоговые ключи для согласования с 5-ти вольтовыми выходами микропроцессора. Вывод 14 74HC4066 соединен с источником +5 В, а вывод 7 – с «землей» (на схеме не показано). С помощью 6 штыревых контактов JP1 подключается радиомодуль.

Схема удаленного поста приведена на Рис. 2


Кликните для увеличения
Рис. 2. Удаленный пост. Микропроцессор и датчики
Надписи на схеме
See Text См. в тексте
Humidity Sence Датчик влажности
Pressure Sence Датчик давления
74HC4066 is powered from +5V 74HC4066 питается от +5 В

Источник питания для удаленного поста показан на Рис. 3. Когда на солнечную батарею падает солнце, она генерирует мощность, достаточную для того, чтобы отдавать 50 мА в генератор тока Q1, U1, R1, служащий источником капельного заряда трех NiCd аккумуляторов.

От аккумуляторов питается импульсный повышающий преобразователь напряжения на микросхеме U2, вырабатывающий +5 В для микроконтроллера и датчиков. Линейный стабилизатор U3 обеспечивает питанием +3.3 В радиочастотные узлы схемы. Фильтр L2, C5 был добавлен для снижения шумов, идущих от преобразователя U2. D2 изолирует солнечную батарею от остальной схемы в темное время суток. Обратите внимание, что конденсаторы C3 и C5 должны иметь низкое последовательное сопротивление (low ESR) и рабочее напряжение не менее 6.3 В.

Продолжение следует

Перевод: Starko-007 по заказу РадиоЛоцман

Источник

Удаленному датчику влажности не нужна батарея

TE Connectivity HS1101LF

Использование источников переменного тока или батарей для питания удаленных датчиков влажности нежелательно, поскольку эти источники могут создавать проблемы, если вы устанавливаете их в недоступных местах, таких как дымоходы, холодильные камеры или темные комнаты, где техническое обслуживание затруднено и неудобно. На Рисунке 1 показан простой способ исключения источника питания из схемы датчика влажности. В схеме используется датчик влажности емкостного типа HS1101 емкостью от 160 до 200 пФ. На микросхеме IC1 сделан классический генератор с частотой, определяемой постоянной времени R1C1. В зависимости от сопротивления R1, центральная частота находится в диапазоне от 5 до 10 кГц. Схема заряжает 100-микрофарадный конденсатор C2 с низкой утечкой через диод D1 непосредственно от выходной линии генератора датчика IC1. Таким образом, C2 становится источником питания микросхемы IC1.

READ  Как подключить теплый пол к котлу и радиаторам обвязка
Рисунок 1. С помощью этой простой схемы можно избежать проблем, связанных с
источниками питания для удаленных датчиков влажности.

Выполняя измерения, вы на короткое время останавливаете зарядку конденсатора C2 сигналом на ВХОДЕ УПРАВЛЕНИЯ (0 В для зарядки, VCC или плавающее состояние для измерений). Затем вы измеряете частоту сигнала на выходе транзистора Q1. Транзистор Q2 через резистор R4 обеспечивает конденсатор C2 током, достаточным для его зарядки. Емкость датчика HS1101 составляет примерно 160 пФ при относительной влажности 0% и 200 пФ при влажности 100%. Поэтому с увеличением относительной влажности частота уменьшается. Хотя в интервале температур от 1 °C до 25 °C отклик датчика линеен в пределах ±5% от диапазона полной шкалы, необходимо выполнить калибровку схемы для нескольких значений влажности.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Подключаем датчик влажности к Arduino

В этой статье мы рассмотрим довольно популярные датчики влажности DHT11 и DHT22. Благодаря своей дешевизне и возможности подключения к любой из плат Arduino, они завоевали огромную популярность.

Кроме определения показателей влажности воздуха, эти датчики еще умеют измерять температуру воздуха.

В наших примерах мы будем использовать оба датчика DHT11 и DHT22, а также печатную плату Arduino UNO, подключенную к ПК под управлением Windows 7. Технические характеристики DHT11 описаны ниже:

Технические характеристики DHT22:

Исходя из технических характеристик сенсоров DHT11 и DHT22, последний является лучшим выбором для снятия показателей температуры и влажности. Кроме датчиков влажности DHT11 и DHT22, мы рассмотрим датчик влажности почвы, который состоит из контактного щупа YL-69 и датчика YL-38. Характеристики датчика YL-38 описаны ниже:

Подключаем датчики DHT11 и DHT22 к Arduino UNO

Перед тем как подключать рассматриваемые компоненты, нам нужно установить на наш ПК Arduino IDE. Загрузить IDE можно на официальном сайте разработчика плат Ардуино. На данный момент последней Arduino IDE является версия под номером 1.6.10. Процесс установки Arduino IDE очень прост и сводится к нажатиям кнопки «Next >» и «Install», поэтому с ним справится любой пользователь. После установки Arduino IDE на рабочем столе должен появиться ярлык с именем «Arduino».

Теперь рассмотрим схемы подключения рассматриваемых компонентов к Arduino UNO. Ниже изображена схема подключения датчика DHT22.

Для сенсора DHT11 схема подключения выглядит аналогично.

Обратите внимание, в состав схемы входит резистор на 10 кОм. Если вы приобретете датчик DHT11 или DHT22 в виде готового модуля, то резистор использовать не надо, так как он уже впаян.

Теперь подключим нашу схему по USB-кабелю к компьютеру. Прежде чем отрывать Arduino IDE, мы скачаем библиотеку «DHT.h». Библиотеку можно загрузить по этой ссылке https://github.com/amperka/dht. После загрузки извлеките содержимое папок «lib/dht» в директорию, где хранятся все библиотеки «C:\Program Files\Arduino\libraries». После этого запустим Arduino IDE и наберем в скетче код, изображенный ниже.

READ  Терморегулятор для теплого пола как подключить видео

Этот код написан для использования сенсора DHT22. Если вам нужно использовать датчик DHT11, то исправьте в третьей строке «DHT22» на «DHT11». Теперь загрузим наш код в Arduino UNO и откроем «Монитор порта».

В мониторе видно значение влажности в процентном соотношении и показатели температуры.

Подключаем датчик влажности почвы к Arduino UNO

В этой главе мы опишем пример подключения датчика влажности почвы YL-38 к Arduino UNO. Первым делом нам нужно собрать схему, которая изображена ниже.

После этого запустим Arduino IDE и наберем в скетче код, который можно загрузить по этой ссылке https://github.com/TasmanianDevilYouTube/Arduino/blob/master/Moisture_Sensor/Moisture_Sensor.ino

После набора кода загрузим его в наш Arduino UNO. Теперь откроем «Монитор порта» и увидим сообщение «Sensor is not in the Soil or DISCONNECTED», которое означает, что сенсор не подключен к почве.

Если мы подключим контактный щуп датчика к сухой почве, то мы увидим такое сообщение «Soil is DRY».

Если контактный щуп сенсора будет находиться во влажной почве, то мы увидим сообщение «Soil is HUMID» в «Мониторе порта».

Если контактный щуп сенсора будет находиться в воде, то мы увидим сообщение «Sensor in WATER» в «Мониторе порта».

Принцип работы этого скетча основан на условных операторах. Например, рассмотрим часть кода, когда в «Мониторе порта» выдается сообщение «Sensor is not in the Soil or DISCONNECTED»:
if(SensorValue >= 1000) <
Serial.println(«Sensor is not in the Soil or DISCONNECTED»);
>
В этом коде, если значение переменной «SensorValue» меньше 1000, то с помощью команды «Serial.println» мы получаем заданное сообщение на «Монитор порта». На таком же принципе основан вывод остальных сообщений.

Перспективы использования рассмотренных датчиков

Датчики DHT11 и DHT22 редко используют для одиночного подключения к плате Arduino. Наиболее часто эти датчики можно встретить в составе погодных станций. Например, статью по сборке такой станции можно найти на официальном сайте https://create.arduino.cc/projecthub/GeekRex/10-portable-arduino-weather-station-aws-ccf41f. В этой статье пользователю объясняют, как собрать погодную станцию из таких компонентов:

Сама погодная станция собрана по такой схеме.

Принцип действия этой станции основан на снятии показаний с датчиков и их выводе на дисплей Adafruit Standard LCD-16×2 White on Blue.

Датчик влажности почвы также можно использовать в составе готовых автоматизированных систем, построенных на Ардуино. Например, на Github можно найти готовый проект под названием «irrigator». Этот проект позволяет создать на Arduino автополивщик растений.

Используя такую систему, можно создать универсальный автополивщик растений, который сэкономит время и деньги.

Подводим итог

В этом материале мы рассмотрели простейшие способы подключения датчиков влажности воздуха и почвы. Используя разнообразные методы подключения различных компонентов к Arduino, вы сможете довольно быстро освоить сборку сложных систем на Ардуино. Поэтому надеемся, что наш материал хоть и немного, но поможет вам ближе подойти к созданию своего умного дома.

Видео по теме

Источник

Поделиться с друзьями
Как подключить и установить...
Adblock
detector