Raspberry Pi Pico: датчики температуры и влажности DHT11/DHT22 (MicroPython)

В этом руководстве показано, как считывать температуру и влажность с датчиков DHT11 или DHT22 с помощью платы Raspberry Pi Pico с прошивкой MicroPython.

Raspberry Pi Pico с датчиком температуры и влажности DHT11 DHT22 MicroPython

Примечание

Предпочитаете использовать Arduino IDE? Ознакомьтесь со следующим руководством: Raspberry Pi Pico: датчик температуры и влажности DHT11/DHT22 (Arduino IDE).

Использование модуля DHT 

В прошивке MicroPython по умолчанию есть модуль dht, который значительно упрощает получение температуры и влажности с датчиков температуры DHT11 или DHT22.

1. Начните с импорта модулей dht и machine:

import dht
from machine import Pin

2. Создайте объект dht, который ссылается на вывод данных датчика, в данном случае это GPIO 22:

#sensor = dht.DHT11(Pin(22))
sensor = dht.DHT22(Pin(22))

3. Для измерения и считывания значений датчика используйте:

sensor.measure()
sensor.temperature()
sensor.humidity()

Продолжайте чтение для получения дополнительной информации и подробного руководства.

Предварительные требования – прошивка MicroPython 

Для выполнения данного руководства вам необходимо установить прошивку MicroPython на плату Raspberry Pi Pico. Также вам понадобится IDE для написания и загрузки кода на плату.

Рекомендуемой IDE для MicroPython на Raspberry Pi Pico является Thonny IDE. Следуйте следующему руководству, чтобы узнать, как установить Thonny IDE, прошить прошивку MicroPython и загрузить код на плату.

Программирование Raspberry Pi Pico с помощью MicroPython

Знакомство с датчиками DHT11 и DHT22 

Датчики DHT11 и DHT22 используются для измерения температуры и относительной влажности. Они очень популярны среди мейкеров и любителей электроники.

Датчики температуры и влажности DHT11/DHT22

Эти датчики содержат микросхему, которая выполняет аналого-цифровое преобразование и выдает цифровой сигнал с данными о температуре и влажности. Это делает их очень простыми в использовании с любым микроконтроллером.

DHT11 и DHT22 – сравнение 

DHT11 и DHT22 очень похожи, но различаются по своим характеристикам. В следующей таблице сравниваются наиболее важные характеристики датчиков температуры и влажности DHT11 и DHT22. Для более детального анализа этих датчиков обратитесь к их техническому описанию (datasheet).

	DHT11	DHT22
Диапазон температур	от 0 до 50 °C +/-2 °C	от -40 до 80 °C +/-0.5 °C
Диапазон влажности	от 20 до 90% +/-5%	от 0 до 100% +/-2%
Разрешение	Влажность: 1%, Температура: 1 °C	Влажность: 0.1%, Температура: 0.1 °C
Рабочее напряжение	3 – 5.5 В DC	3 – 6 В DC
Потребляемый ток	0.5 – 2.5 мА	1 – 1.5 мА
Период опроса	1 секунда	2 секунды
Цена	$1 – $5	$4 – $10

Датчик DHT22 имеет лучшее разрешение и более широкий диапазон измерения температуры и влажности. Однако он немного дороже, и вы можете запрашивать показания только с интервалом в 2 секунды.

DHT11 имеет меньший диапазон и менее точен. Однако вы можете запрашивать показания датчика каждую секунду. Он также немного дешевле.

Несмотря на различия, они работают одинаково, и вы можете использовать один и тот же код для считывания температуры и влажности. Вам нужно лишь выбрать в коде тип используемого датчика.

Распиновка DHT 

Датчики DHT имеют четыре вывода, как показано на следующем рисунке. Однако если вы приобрели датчик DHT на плате расширения (breakout board), он имеет только три вывода и встроенный подтягивающий резистор на выводе 2.

Распиновка датчика температуры и влажности DHT22

В следующей таблице показана распиновка DHT22 и DHT11. Когда датчик обращен к вам лицевой стороной, нумерация выводов начинается с 1 слева направо.

Вывод DHT	Подключение
1	3.3V
2	Любой цифровой GPIO; также подключите подтягивающий резистор 10 кОм
3	Не подключать
4	GND

Плата расширения датчика DHT 

Если у вас датчик DHT11 или DHT22 на плате расширения, он имеет только три вывода и встроенный подтягивающий резистор на выводе данных.

В этом случае подключение еще проще, и вам не нужно подключать внешний резистор. Платы расширения DHT обычно имеют маркировку на выводах: GND, VCC и DATA.

Вывод DHT	Подключение
GND	GND
VCC	3V3(OUT)
DAT	GPIO 22 (или любой другой цифровой вывод)

Необходимые компоненты 

Вот список компонентов, необходимых для сборки схемы (если у вас нет платы расширения DHT, вам понадобится резистор 4.7 кОм):

Raspberry Pi Pico
Датчик температуры и влажности DHT11 или DHT22
Резистор 4.7 кОм или аналогичного номинала (не нужен, если у вас есть плата расширения DHT)
Макетная плата (breadboard)
Соединительные провода

Подключение DHT11/DHT22 к Raspberry Pi Pico 

Подключите датчик DHT22 или DHT11 к Raspberry Pi Pico, как показано на следующей схеме. Если у вас есть плата расширения DHT, игнорируйте резистор.

Схема подключения Raspberry Pi Pico с датчиком DHT (Fritzing)

В данном примере мы подключаем вывод данных DHT к GPIO 22. Однако вы можете использовать любой другой подходящий цифровой вывод.

Вам также может быть полезно: Руководство по выводам Raspberry Pi Pico и Pico W: объяснение GPIO.

Raspberry Pi Pico с датчиком DHT – код 

Откройте новый файл в Thonny IDE или другой MicroPython IDE по вашему выбору и скопируйте следующий код.

from machine import Pin
from time import sleep
import dht

sensor = dht.DHT22(Pin(22))
#sensor = dht.DHT11(Pin(22))

while True:
  try:
    sleep(2)
    sensor.measure()
    temp = sensor.temperature()
    hum = sensor.humidity()
    temp_f = temp * (9/5) + 32.0
    print('Temperature: %3.1f C' %temp)
    print('Temperature: %3.1f F' %temp_f)
    print('Humidity: %3.1f %%' %hum)
  except OSError as e:
    print('Failed to read sensor.')

Как работает код 

Импортируйте класс Pin из модуля machine для определения выводов, импортируйте метод sleep из модуля time для добавления задержек в код и, наконец, импортируйте модуль dht для импорта функций чтения с датчиков DHT.

from machine import Pin
from time import sleep
import dht

Определите объект dht с именем sensor на указанном выводе данных. В данном случае мы подключаем вывод данных к GPIO 22. Используйте следующую команду, если вы используете датчик DHT22:

sensor = dht.DHT22(Pin(22))

Закомментируйте предыдущую строку и раскомментируйте следующую, если вы используете датчик DHT11.

#sensor = dht.DHT11(Pin(22))

В цикле while мы используем операторы try и except. В операторе try мы пытаемся получить значения температуры и влажности.

Примечание

try и except позволяют продолжить выполнение программы при возникновении исключения. Например, при возникновении ошибки выполнение кода блока try останавливается и передается блоку except. В нашем примере исключение особенно полезно для предотвращения зависания платы, когда мы не можем прочитать данные с датчика.

В операторе try сначала добавьте задержку в две секунды, потому что максимальная частота опроса DHT22 составляет две секунды. В случае DHT11 – одна секунда.

sleep(2)

Перед запросом температуры и влажности необходимо использовать метод measure() для объекта датчика.

sensor.measure()

Затем прочитайте температуру с помощью sensor.temperature() и влажность с помощью sensor.humidity(). Сохраните эти показания в переменных temp и hum.

temp = sensor.temperature()
hum = sensor.humidity()

Следующая команда преобразует температуру в градусы Фаренгейта.

temp_f = temp * (9/5) + 32.0

Наконец, выведите все показания в оболочку MicroPython с помощью функции print():

print('Temperature: %3.1f C' %temp)
print('Temperature: %3.1f F' %temp_f)
print('Humidity: %3.1f %%' %hum)

В случае ошибки при получении показаний выполняется оператор except и выводится сообщение об ошибке:

except OSError as e:
  print('Failed to read sensor.')

Демонстрация 

Сохраните код на плату Raspberry Pi Pico с помощью Thonny IDE или любой другой MicroPython IDE по вашему выбору.

Скопируйте приведенный выше код в новый файл в Thonny IDE.

Скрипт датчика DHT в MicroPython Thonny IDE

После копирования кода в файл нажмите на иконку Сохранить. Затем выберите Raspberry Pi Pico.

Сохранение файла на Raspberry Pi Pico в MicroPython IDE

Сохраните файл с именем: main.py.

Сохранение файла main.py в MicroPython Thonny IDE

Примечание

Когда вы называете файл main.py, Raspberry Pi Pico будет автоматически запускать этот файл при загрузке. Если вы назовете его по-другому, он все равно будет сохранен в файловой системе платы, но не будет запускаться автоматически при загрузке.

Перезагрузите плату (отключите и подключите ее к компьютеру). Нажмите маленькую зеленую кнопку «Run Current Script» или нажмите F5.

Новые показания температуры и влажности будут публиковаться в оболочке каждые две секунды.

Отображение показаний DHT на Raspberry Pi Pico в оболочке MicroPython

Устранение неполадок 

Если ваш датчик DHT не может получить показания, ознакомьтесь с руководством по устранению неполадок DHT, которое поможет вам решить проблему (хотя это руководство по устранению неполадок для Arduino IDE, большинство проблем связаны с аппаратной частью, поэтому большинство советов полезны независимо от используемого языка программирования).

Заключение 

В этом руководстве вы узнали, как подключить датчики температуры DHT11 и DHT22 к Raspberry Pi Pico и как получить показания температуры и влажности с помощью прошивки MicroPython.

Существует специальный встроенный модуль MicroPython для работы с датчиками DHT – модуль dht. После определения объекта dht вам нужно лишь использовать методы temperature() и humidity().