发布日期:2022-10-09 点击率:31
一.简介
DHT11作为一款低价、入门级的温湿度传感器,常用于我们的单片机设计实例中;它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。
DHT11为 4 针单排引脚封装,如下图,采用单线制串行接口,只需加适当的上拉电阻,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
二.传感器参数
1.DHT11电气参数如下:
型号 测量范围 测湿精度 测温精度 分辨率 封装
2.引脚定义
3.典型电路
DHT11的供电电压为 3-5.5V,电源引脚(VDD,GND)之间可增加一个100nF 的电容,用以去耦滤波。DATA引脚并联一个5K以上的上拉电阻,增强信号的抗干扰额能力。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。
三.传感器控制时序
1.数据格式
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
8位校验和:
“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”相加所得结果的末8位。
2.控制时序
要实现对DHT11传感器的控制和数据的读取,需先学会分析DHT11的控制时序。时序主要分为三部分:1:触发DHT11采集数数据;2:读取数字0;3:读取数字1;。
(1)触发DHT11采集数据
总线空闲状态为高电平,单片机把总线拉低等待DHT11响应,单片机把总线拉低必须大于18ms,保证DHT11能检测到起始信号。
当DHT11接收到单片机的开始信号后,等待单片机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号。
单片机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后,切换为输入状态,等待DHT11的80us低电平信号结束,然后判断DHT11是否是否发出 80us 的高电平;如果是,即可开始采集数据。
(2)数字0信号时序
当DHT11输出数字0时, 单片机读取到的信号为50 us的低电平,之后为26-28 us的高电平。
(3)数字1信号时序
当DHT11输出数字0时, 单片机读取到的信号为50 us的低电平,之后为70 us的高电平。
由此可知DHT11输出数字0和数字1的区别在于高电平的时间,由此单片机可在读取到高电平后,延时30us后,识别此时总线的电平,高电平为数字1,低电平为数字0;
(4)总时序图
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。当一次完整的采集数据后,DHT11会转换到低速模式。
四.控制程序
1.单字节采集
2.完整一次数据采集
3.获取DHT11数据
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湿度传感器简介
湿敏电阻是一种对环境温度敏感的元件,它的电阻值能随着环境的相对温度变化而变化。 湿敏电阻器在电路中的文字符号用字母“R”或“RS”表示,其电路图形符号如下。
HR202L小片式湿敏电阻是采用有机高分子材料的一种新型的湿度敏感元件,感湿范围宽,长期使用性能稳定,可以应用于仓储、车厢、居室内空气质量控制、楼宇自控、医疗、工业控制系统及科研领域等广泛的应用。
基本参数
定额电压:1.5V AC (Max,正弦波)
定额功率:0.2mW (Max,正弦波)
工作频率:500Hz~2kHz
使用温度:0~60℃
使用湿度:95%RH以下(非结露)
湿滞回差:≤2%RH
响应时间:吸湿, ≤20S;脱湿≤40S
稳定性:≤1%RH/年
湿度检测精度:≤±5%RH
相对湿度
条件:at25℃ 1kHz 1V AC (正弦波)
湿度: 60%RH
中心值:31 KΩ
阻抗值范围:19.8~50.2 KΩ
湿度检测精度:±5%RH
湿度传感器模块介绍
一、工作原理
表示空气湿度的方法一般有两种,即绝对湿度和相对湿度绝对湿度是指空气中含水置的绝对值,可用空气中水蒸气的分压来表示。相对湿度是指空气中的水蒸气压与同一温度下的饱和蒸气压之比,用百分数表示。一般常用相对湿度来表征空气的干湿程度。湿敏元件是指对相对湿度敏感的元件,它可以是湿敏电阻器,也可以是湿敏电容器或其它元件。但目前研究得较多的是湿敏电阻器。
湿敏元件一般应满足以下要求:灵敏度高I元件随湿度而变化的物理罱在0?100%的相对湿度范围内能有规则地重复变化>响应速度快;与温度依赖关系小;能在高温和低温的环境中使用>对湿度以外的各种气氛不灵敏;滞后效应小;小型;制作容易,使用方便,不易损坏,价廉等等。 测量湿度的方法一般用毛发湿度计和千湿球湿度计,由于它们对湿度的变化反应较慢,并还有其它一些缺点,因此湿度自动控制和探空气球等方面不宜使用。而湿敏电阻器具有测量精度较髙并便于使用等优点,所以被广泛应用于各种湿度测量和控制系统中。
原理图
湿敏电阻器是一种电阻值随环境相对湿度的变化而改变的敏感元件。它主要由感湿层、电极和具有一定机械强度的绝缘基体组成。感湿层在吸收了环境的水分后,引起两电极间阻值的变化,这样就能直接将相对湿度变换成电阻值。 湿敏电阻器按感湿层所用的材料有很多种,如有氯化裡湿敏电阻器、碳湿敏电阻器、氧化物湿敏电阻器、硫酸钙、獠化物、碘化物、偏磷酸盐等湿敏电阻器和发光湿敏电阻器等。
湿度传感器模块
二、模块特点
1、工作电压 3.3V-5V
2、设有固定螺栓孔,方便安装
3、配电位器调节温度检测阀值
4、使用宽电压 LM393 比较器
5、采用优质 HR202 湿敏传感器
6、小板 PCB 尺寸:3.2cm x 1.4cm
7、比较器输出,信号干净,波形好,驱动能力强,超过 15mA
8、输出形式 :数字开关量输出(0 和 1)或和AO模拟电压输出(4线)、
三、模块使用
1、湿敏传感器模块对环境湿度很敏感,一般用来检测周围环境的湿度;
2、通过对电位器的调节,可以改变湿度检测的阀值(即控制湿度值),如需要控制环境湿度为 60%时,模块则在相应环境湿度调到其绿灯亮,DO 则输出低电平,低于此设定湿度值时,输出高电平,绿灯不亮;
3、DO 输出端可以与单片机直接相连,通过单片机来检测高低电平,由此来检测环境的湿度改变;
4、DO 输出端也能直接驱动继电器模块,由此可以组成一个湿度开关,控制相关设备在合适的环境下工作;
5、小板模拟量输出 AO 可以和Arduino的AO端相连,通过 AD 转换,可以获得环境湿度更精准的数值(4线才带AO端)。
四、模块两种接线方法
1、模块接线(3 线制)
1 VCC 外接 3.3V-5V
2 GND 外接 GND
3 DO 小板数字量输出接口(0 和 1)
三线接线
2、模块接线(4 线制)
1、VCC 接电源正极 3.3-5V
2、GND 接电源负极
3、DO TTL 开关信号输出
4、AO 小板模拟信号输出(电压信号)
四线接线
arduino实验
一、接线
二、实验程序
void setup() {
pinMode(7,INPUT);
pinMode(13,OUTPUT);
}
void loop() {
if (digitalRead(7)) {
digitalWrite(13, LOW);
}
else {
digitalWrite(13, HIGH);
delay(2000);
}
}
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一种基于湿度传感器的自动浇花系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及军事后勤保障领域,具体地说是一种基于湿度传感器的自动浇花系统。
【背景技术】
[0002]在一些海岛,高原高山等环境艰苦的地方,广大边防官兵在维护祖国安全的同时还要通过智慧和辛劳改变艰苦的生活条件。为了能够吃上新鲜蔬菜,大棚种植已经成为了一种克服物资补给困难的重要手段。以往的大棚种植的蔬菜经常因为战士们忙于巡逻站岗来不及浇水,导致减产绝收。
【发明内容】
[0003]本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足,提供一种基于湿度传感器的自动浇花系统。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]—种基于湿度传感器的自动浇花系统,包括功能按键电路、单片机、数码管显示电路、湿度传感器、报警电路和电磁继电器,所述单片机由供电电源VCC供电,单片机的输入端与功能按键电路和湿度传感器相连,输出端与数码管显示电路和报警电路相连,单片机输出端还通过电磁继电器与水栗相连;
[0006]所述数码管显示电路包括:功率放大集成块、数码管UB1、数码管UB2、数码管UB3、三极管Ql、三极管Q2和三极管Q3,功率放大集成块与单片机相连,数码管UBl、数码管UB2和数码管UB3的段选引脚对应与功率放大集成块相连,数码管UB1、数码管UB2和数码管UB3的位选引脚对应与三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的基极相连,三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的集电极对应与单片机相连,三极管Ql与三极管Q3的发射极相连,三极管Q2的发射极接地。
[0007]所述湿度传感器为HR202电阻型湿度传感器。
[0008]所述报警电路包括:低电平扬声器BL和三极管Q4,三极管Q4集电极接地,基极与单片机相连,发射极与低电平扬声器BL相连。
[0009]本实用新型的一种基于湿度传感器的自动浇花系统与现有技术相比所产生的有?效果是:
[0010]采用本实用新型的自动浇花系统,能根据湿度传感器检测的湿度值,实现大棚种植的蔬菜浇水的无人值守自动完成,省时省力。
【附图说明】
[0011]附图1是本实用新型的电路原理图;
[0012]附图2是本实用新型的电路功能框图。
[0013]图中,1、功能按键电路,2、单片机,3、数码管显示电路,4、湿度传感器,5、报警电路。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图1-2,对本实用新型的一种基于湿度传感器的自动浇花系统作以下详细说明。
[0015]如附图1、2所示,本实用新型的一种基于湿度传感器的自动浇花系统,包括功能按键电路1、单片机2、数码管显示电路3、HR202电阻型湿度传感器4、报警电路5和电磁继电器,所述单片机型号为AT89C51,单片机2由供电电源VCC供电,单片机2的输入端与功能按键电路I湿度传感器4相连,输出端与数码管显示电路3和报警电路5相连,单片机2输出端还通过电磁继电器与水栗相连。湿度传感器选用HR202电阻型湿度传感器。
[0016]所涉及的功能按键电路I包括:与单片机2相连的S1、S2、S3和S4四个按键,每个按键都有固定的按键标识,所述的按键标识与单片机2的控制指令相对应,单片机2读取功能按键电路I输入的按键指令,按键指令触发后,单片机2结合HR202电阻型湿度传感器4输入的湿度值,控制电磁继电器的通断,进而控制水栗的启停:
[0017]S1:功能键,显示湿度值、报警上限、报警下限三态循环。
[0018]S2:递增键,当显示湿度报警上下限时,按此键则显示的报警上限和下限增I。
[0019]S3:递减键,当显示湿度报警上下限时,按此键则显示的报警上限和下限减I。
[0020]S4:储存键,当显示湿度报警上下限时,按完递增或递减键后按此键可将新设定的报警限保存。
[0021]所涉及的数码管显示电路3包括:功率放大集成块、数码管UB1、数码管UB2、数码管UB3、三极管Ql、三极管Q2和三极管Q3,功率放大集成块型号为ULN2803,功率放大集成块采用AP=DIP18,AFW=S0L18封装方式,功率放大集成块与单片机2相连,数码管UB1、数码管UB2和数码管UB3的段选引脚对应与功率放大集成块相连,数码管UB1、数码管UB2和数码管UB3的位选引脚对应与三极管Ql、三极管Q2和三极管Q3的基极相连,三极管Ql、三极管Q2和三极管Q3的集电极对应与单片机相连,三极管Ql与三极管Q3的发射极相连,三极管Q2的发射极接地。
[0022]所涉及的报警电路5包括:低电平扬声器BL和三极管Q4,三极管Q4集电极接地,基极与单片机2相连,发射极与低电平扬声器BL相连。当湿度达到或超过上下限时,单片机2就会输出一个低电平,使低电平扬声器BL发出报警信号,说明湿度已经超过规定的上下限值,外部水栗输出设备应该启动进行相应的措施。只用在人按下复位按钮或湿度在允许的范围内报警电路5才不会触动。
【主权项】
1.一种基于湿度传感器的自动浇花系统,其特征在于,包括功能按键电路、单片机、数码管显示电路、湿度传感器、报警电路和电磁继电器,所述单片机由供电电源VCC供电,单片机的输入端与功能按键电路和湿度传感器相连,输出端与数码管显示电路和报警电路相连,单片机输出端还通过电磁继电器与水栗相连; 所述数码管显示电路包括:功率放大集成块、数码管UB1、数码管UB2、数码管UB3、三极管Ql、三极管Q2和三极管Q3,功率放大集成块与单片机相连,数码管UBl、UB2和UB3的段选引脚对应与功率放大集成块相连,数码管UBl、数码管UB2和数码管UB3的位选引脚对应与三极管Ql、三极管Q2和三极管Q3的基极相连,三极管Ql、三极管Q2和三极管Q3的集电极对应与单片机相连,三极管Ql与三极管Q3的发射极相连,三极管Q2的发射极接地。2.根据权利要求1所述的一种基于湿度传感器的自动浇花系统,其特征在于,所述湿度传感器为HR202电阻型湿度传感器。3.根据权利要求1或2所述的一种基于湿度传感器的自动浇花系统,其特征在于,所述报警电路包括:低电平扬声器BL和三极管Q4,三极管Q4集电极接地,基极与单片机相连,发射极与低电平扬声器BL相连。
【专利摘要】本实用新型提供一种基于湿度传感器的自动浇花系统,属于军事后勤保障领域。其结构包括功能按键电路、单片机、数码管显示电路、湿度传感器、报警电路和电磁继电器,所述单片机由供电电源VCC供电,单片机的输入端与功能按键电路和湿度传感器相连,输出端与数码管显示电路和报警电路相连,单片机输出端还通过电磁继电器与水泵相连;所述数码管显示电路包括:功率放大集成块、数码管UB1、数码管UB2、数码管UB3、三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3。采用本实用新型的自动浇花系统,能根据湿度传感器检测的湿度值,实现大棚种植的蔬菜浇水的无人值守自动完成,省时省力。
【IPC分类】A01G25/16, A01G9/24
【公开号】CN
【申请号】CN
【发明人】慕佩洲, 吴锦鑫, 张腾蛟, 仵朝阳, 叶程华, 丁星辰
【申请人】中国人民解放军装甲兵工程学院
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月30日
电阻式湿度传感器,又称为湿敏电阻,是利用湿敏元件的电气特性(如电阻值),随湿度的变化而变化的原理进行湿度测量的传感器,湿敏元件一般是在绝缘物上浸渍吸湿性物质,或者通过蒸发、涂覆等工艺制备一层金属、半导体、高分子薄膜和粉末状颗粒而制作的,在湿敏元件的吸湿和脱湿过程中,水分子分解出的离子H+的传导状态发生变化,从而使元件的电阻值随湿度而变化。
目前主要的电阻式湿度传感器依然广泛应用于一些家用、商用产品领域,市场需求依然巨大。主要的厂商有韩国三莹、国产奥松、日本北陆、日本神荣、国产炜盛等。工采网引进了韩国三莹的电阻型高分子湿度传感器 - SYH-2R,可用于替代各大品牌同类型的产品,如奥松HR202,神荣C5-M3、CL-M52R等。该传感器的功能很有吸引力(例如无需校准、电阻型湿度传感器互换性高),同时:SYH-2R 拓宽了应用范围,可用于家具、HVAC和汽车。
SYH-2R 涂有获得专利的聚合物涂层,可用于要求苛刻(-20°C?85°C)且经常发生冷凝和化学蒸汽的环境。SYH-2R 可以通过 ADC 或 RFC 直接连接到 μ -com,将电阻变化转换为电压或频率,也可以通过振荡器将其模块化为电压输出。
SYH-2R和HR202等型号做一些参数对比,简单介绍下韩国三莹湿度传感器SYH-2R的优势。
从表格上看,SYH-2R具有湿度测量范围宽,精度高,工作温湿度范围宽等优势。
SYH-2R应用电路和使用方法介绍
1.电阻式湿度传感器SYH-2R电路设计
电阻式湿度传感器的湿度检测有两种方法。一种是使用运算放大器,另一种是使用ADC/RFC内置u-COM。由于ADC内置u-COM电路设计简单,使用方便,所以通常采用它。
传感器的频率为100?~10?(推荐1?),测量电压必须为交流电压,最高电压为5V(推荐1VRMS)。焊接时,传感器表面不得用手触摸,也不得被助焊剂或烟雾污染。
1)运算放大器的使用
→用交流电(AC)测量传感器的电阻变化后,用交直流整流电路将其转换成电压
2)ADC内置u-COM的使用
→与传感器、热敏电阻组成恒压电桥电路进行温度补偿,并将其转换成电压
3)RFC内置u-COM的使用
→电容充放电电路将传感器的电阻变化转化为频率
运算放大器的使用
?
2.1振荡电路
1)正弦波
2)脉冲波
2.2湿度检测
Vin:正弦波(1?,1V RMS)或脉冲波(占空比50%)
C:非极性(BP或陶瓷)电容器
RH:湿度传感器(GB21-G或GB21-C系列)
Rp:低湿度区域对数转换(大于1?)
RS:高湿度区域输出控制(小于200欧姆)
2.3温度补偿
?1)热敏电阻方法
2)二极管的方法
使用ADC内置u-COM
使用RFC内置u-COM
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