DiFi第十五課DHT11溫濕度感測器

使用DiFi內建的DHT11溫溼度感測器(下圖K)，偵測環境溫度超簡單的。

DHT11是一個結合溫、濕度感測元件的感測器，內建處理器將所量測到的溫、濕度資料轉換為數位訊號，再送出資料(註1)。

一、基本測試

接線圖：

拿一條麵包線，一端接數位腳D3，一端接板子上寫[DHT22]的插孔(上圖標k)。

先製做[攝氏溫度]、[華氏溫度]、[濕度]等3個變數，儲存資料

[腳位3模式設為INPUT]，設定數位腳D3為輸入訊號。

重複執行下面的動作。

[溫溼度感測器(11)在腳位(3)]，設定數位腳D3接收來自DHT11的訊號

[等待1秒]，因為DHT11需要做資料轉換，每筆資料的抓取時間不能太快。(註1)

[設定變數(攝氏溫度)為(讀取感測器DHT參數°C)]，將攝氏溫度存為變數[攝氏溫度]

[設定變數(華氏溫度)為(讀取感測器DHT參數°F)]，將華氏溫度存為變數[華氏溫度]

[設定變數(濕度)為(讀取感測器DHT參數濕度)]，將濕度存為變數[濕度]

在螢幕上就可以看到變數顯示現在的溫濕度。 

程式下載：溫溼度.sb2

二、說出溫度

使用[說…]積木，將測量值真的用電腦喇叭說出來。

目前只有Mac 和 Win10系統才可以說中文，無網路也可以使用。

主要程式跟上面一樣，增加[說…]積木，將溫溼度測量結果用電腦喇叭說出來。

使用[合併….和…]，增加口語效果。

加上[等待….秒]，讓語音能夠說完。最後的[等待10秒]，避免連續說，造成困擾。

程式下載：溫濕度(說).sb2

三、溫度換算

老師講解溫、濕度的意義，說明溫度換算公式(註2)，學生練習寫出換算程式，比較換算結果是否正確。

華氏 = 攝氏*(9/5)+32

攝氏 = (華氏-32)*5/9

主要程式跟上面一樣，使用[說…]及[合併….和…]積木，將轉換結果顯示在螢幕上。 

請學生將轉換後的結果和變數顯示的數值相比較，看看是否正確？

如果有錯誤，請修正程式。

程式下載：溫度轉換.sb2

延伸：

示範程式是將攝氏溫度轉換為華氏溫度，學生練習將華氏溫度轉換為攝氏溫度。

四、畫出溫、濕度變化曲線圖

在讀取溫溼度的積木程式下面再加上畫圖程式，將讀取的溫濕度值畫成折線圖，方便判讀。

有[溫度]、[濕度]共2項資料，因此使用2個腳色，用2種顏色來表示。

溫度程式：

為了測試方便，主程式每0.5秒讀取一次溫溼度值，實際使用可以延長時間。

使用變數N來控制X座標位置，為了測試方便，每次改變10，實際使用可以改變少一點。

Y座標為攝氏溫度值乘以3，這樣變化幅幅度比較大，畫出來比較看得清楚。

使用[廣播(畫圖)]，呼叫畫出濕度折線圖。

濕度程式：

[當我接收到(清除濕度筆跡)]的廣播，就把之前化的軌跡折現圖清除。

[當我接收到(畫圖)]的廣播，就把濕度值乘以3畫出來，這樣變化幅幅度比較大，畫出來比較看得清楚。

範例程式只是簡單的示範折線圖畫法。

程式下載：畫曲線圖.sb2 

延伸：

請加上標題、座標標籤、圖例，做成像下面的時間變化關係圖

圖片來源：http://airmap.g0v.asper.tw/site#LASS-WF_12977044

五、清單紀錄

使用scratch清單功能將測量結果記錄下來。

先製做[攝氏溫度]、[濕度]等2個變數，儲存資料

[腳位3模式設為INPUT]，設定數位腳D3為輸入訊號。

製作[T]、[H]清單來存放測量資料。

使用[delete(全部)of(T)]，將原來(T)溫度清單裡的資料刪除。[H]濕度也是同樣刪除資料。

[重複執行]，重複將測量資料做紀錄

[溫溼度感測器(11)在腳位(3)]，設定數位腳D3接收來自DHT11的訊號

[等待1秒]，因為DHT11需要做資料轉換，每筆資料的抓取時間不能太快。(註1)

[設定變數(攝氏溫度)為(讀取感測器DHT參數°C)]，將攝氏溫度存為變數[攝氏溫度]

[將(攝氏溫度)加到(T)]，將溫度測量值記錄到[T]溫度清單。

[設定變數(濕度)為(讀取感測器DHT參數濕度)]，將濕度存為變數[濕度]

[將(濕度)加到(H)]，將濕度測量值記錄到[H]濕度清單。

為了測試程式方便，每1秒讀取一次溫溼度值，實際使用可以延長時間。

程式下載：清單紀錄.sb2

六、資料儲存成檔案

當scratch程式關閉後，原來測量的資料也跟著不見了，資料無法的保存實在可惜。

運用擴充積木裡的檔案存取積木，可以將資料存在本機電腦中。

先製做[攝氏溫度]、[時間]、[濕度]等3個變數，儲存資料。

製作[time]、[T]、[H]清單來存放測量資料。

[腳位3模式設為INPUT]，設定數位腳D3為輸入訊號。

使用[delete(全部)of(T)]，將原來(T)溫度清單裡的資料刪除。[H]濕度、[time]也是同樣刪除資料。

[將資料(……存檔標頭…..)加到檔案(..檔案名稱…….)模式(Write) ]，將準備存入資料的檔案先寫入標頭，方便以後檢視。

注意：

模式(Write)會把相同檔名內存放的資料都清除掉，每次執行前請記得修改檔名，以免之前的紀錄被刪除了。

[重複執行]，重複將測量資料做紀錄

[溫溼度感測器(11)在腳位(3)]，設定數位腳D3接收來自DHT11的訊號

[等待1秒]，因為DHT11需要做資料轉換，每筆資料的抓取時間不能太快。(註1)

[設定變數(時間)為(合併…月份…….)]，將目前的時間記錄下來。

[將(時間)加到(time)]，將時間記錄到[time]時間清單。

[設定變數(攝氏溫度)為(讀取感測器DHT參數°C)]，將攝氏溫度存為變數[攝氏溫度]

[將(攝氏溫度)加到(T)]，將溫度測量值記錄到[T]溫度清單。

[設定變數(濕度)為(讀取感測器DHT參數濕度)]，將濕度存為變數[濕度]

[將(濕度)加到(H)]，將濕度測量值記錄到[H]濕度清單。

[將資料(…合併……)加到檔案(….檔案名稱…….)模式(Append)]，將[時間]、[攝氏溫度]、[濕度]等資料存入檔案。

注意：

1.寫入一次資料，就換一行。每一行有[時間]、[攝氏溫度]、[濕度]3種資料，要寫在同一列，資料中間需要加上 [ , ] 來做區隔，下次讀取資料時才能分辨。

2.為了測試程式方便，每1秒讀取一次溫溼度值，實際使用可以延長時間。

3.清單是為了方便觀察測量結果，如果只是單純的存檔紀錄，有關清單的程式可以省略。

程式下載：儲存資料.sb2

七、讀取、分析資料

可以使用擴充積木讀取儲存在本機的資料，用scratch來處理資料。

也可以將文字檔案轉換成試算表檔案，可以利用試算表的附加功能做出統計圖表或做其他的資料處理。

請參考WFduino第二十六課資料存取

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/657968

八、自動監測警示系統

依據測量結果，自動發出警告。

有[溫度]、[濕度]共2項資料，因此使用2個腳色來呈現。

下圖為了顯示成果，設定較低條件就顯示，實際執行時視實際條件調整。

濕度腳色：

先製做[攝氏溫度]、[濕度]等2個變數，儲存資料

[腳位3模式設為INPUT]，設定數位腳D3為輸入訊號。

重複執行下面的動作。

[溫溼度感測器(11)在腳位(3)]，設定數位腳D3接收來自DHT11的訊號

[等待1秒]，因為DHT11需要做資料轉換，每筆資料的抓取時間不能太快。(註1)

[設定變數(攝氏溫度)為(讀取感測器DHT參數°C)]，將攝氏溫度存為變數[攝氏溫度]

[設定變數(濕度)為(讀取感測器DHT參數濕度)]，將濕度存為變數[濕度]

在螢幕上就可以看到變數顯示現在的溫濕度。 

增加[說…]積木，將溫溼度測量結果用電腦喇叭說出來。

使用[合併….和…]，增加口語效果。

加上[等待….秒]，讓語音能夠說完。

[如果(濕度)大於(90)就…]，判斷如果溼度大於90%以上就要說(顯示)及真正地說出來，[濕氣大，請關窗，開除濕機](註3)

等待說完再廣播[溫度]判斷程式。

溫度腳色：

如果溫度高於35度，就說[天氣熱，減少戶外活動]

程式下載：自動監測警示系統.sb2

九、自動化智慧家庭控制

依據測量結果，自動發出警告，並控制家電做動作。

例如：如果溫度高於28度，就自動開啟風扇；如果濕度大於90%就自動關窗，開除濕機。

注意：

實際使用前，線路接好後，因為110V電流會經過繼電器(板子)，所以DiFi板子必須做好絕緣措施，避免觸電。家電用品使用須注意用電安全，此裝置僅限小電流家電使用，請小心使用。

Difi接線圖：

A是[繼電器]：COM、常開，接外部要控制的電器，這裡接[家電控制插座](註4)。

實際接線照片

拿一條麵包線，一端接數位腳D3，一端接板子上寫[DHT22]的插孔(上圖標k)。(DHT11溫溼度感測器)

再拿一條麵包線，一端接數位腳D4，一端接板子上寫[REALY]的插孔(上圖標a)。(繼電器)

再拿一條麵包線，一端接數位腳D8，一端接板子上寫[BEEP]的插孔(上圖標c)。(蜂鳴器)

再拿一條麵包線，一端接數位腳D7，一端接板子上寫[LEDG]的插孔(上圖標d)。(RGB LED 綠色)

再拿一條麵包線，一端接數位腳D6，一端接板子上寫[LEDR]的插孔(上圖標e)。(RGB LED 紅色)

再拿一條麵包線，一端接數位腳D5，一端接板子上寫[LEDB]的插孔(上圖標f)。(RGB LED 藍色)

使用D5、D6、D7控制RGB LED的顏色，紅色代表熱、藍色代表冷、綠色代表溫度適中。

繼電器(D4)控制 [ 家電控制插座 ] 是否通電，控制除溼機或電扇啟動，當需要啟動時，蜂鳴器(D8)也會發出聲音提醒。

A、自動化智慧控制系統(溫度控制)

有[溫度]、[濕度]共2項資料，因此使用2個腳色來呈現。

下圖為了顯示成果，設定較低條件就顯示，實際執行時視實際條件調整。

A1、濕度腳色：

同前面自動警示程式。

A2、溫度腳色：

依據不同溫度讓RGB LED 亮不同的顏色，D7是綠色(舒適)、D6是紅色(炎熱)、D5是藍色(冷)。

並且依據不同溫度說出不同的警告。

當溫度高於28度時，D4輸出1(高電位)啟動[繼電器]讓風扇開動，D8(蜂鳴器)重複發出警告bi聲。

程式下載：自動化智慧控制系統(溫度).sb2

B、自動化智慧控制系統(濕度控制)

有[溫度]、[濕度]共2項資料，因此使用2個腳色來呈現。

下圖為了顯示成果，設定較低條件就顯示，實際執行時視實際條件調整。

B1、濕度腳色：

主要部分同前面自動警示程式。

如果濕度高於90%，就說[濕氣大，請關窗，開除濕機]，D4輸出1(高電位)啟動[繼電器]讓除濕機開動(註3)，D8(蜂鳴器)重複發出警告bi聲。

A2、溫度腳色：

依據不同溫度讓RGB LED 亮不同的顏色，D7是綠色(舒適)、D6是紅色(炎熱)、D5是藍色(冷)。

並且依據不同溫度說出不同的警告。

程式下載：自動化智慧控制系統(濕度).sb2

因為除溼機控制動作不明顯，這裡使用檯燈代替除溼機動作。

十、自動化智慧家庭控制(遠端遙控)

如果想要自動化控制的地點不方便操作電腦，可以參考(DiFi無線連接)這一課，設定電腦用無線來連接控制。(http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/662793)

可以將外接電源線接上DiFi的變壓器，直接由插座供電。

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註1：

以下摘自：http://ming-shian.blogspot.tw/2014/05/arduino19dht11.html

DHT-11 是一個結合濕度計和測溫元件量測週遭空氣環境，並與一個高性能8位元單晶片相連接，將所量測到的溫、濕度資料拆解成為數位訊號，再由 data pin腳將資料送出。使用上很簡單，但是抓取資料時必須要特別注意時間的掌控，而且每筆資料的抓取時間間隔要1~2秒鐘，不能太快。與 DHT-22 比較，DHT-11 較不精密與準確且溫濕度量測範圍不大，雖然如此，但對於學習與熟悉溫、濕度感測卻是綽綽有餘，傳輸的距離又可長達20m以上，而且比 DHT-22 較小且便宜許多，是十分方便的簡易測試元件。

接線：DHT11共有四隻腳，左邊第一隻腳接+5V，第二隻腳接Arduino Pin2，第四隻腳接地，比較特別的是第一、二隻腳還要用一個4.7K的電阻連接。

http://atceiling.blogspot.tw/2013/04/arduinodht11lcd.html#.WAnQRuh96Uk
http://makerpro.cc/2015/05/know-more-about-dht11-temperature-sensor/
http://iot.ttu.edu.tw/2015/11/16/dht11%E6%BA%AB%E6%BF%95%E5%BA%A6%E6%84%9F%E6%B8%AC%E5%99%A8%E4%BB%8B%E7%B4%B9/

註2：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A9%E5%BA%A6%E5%8D%95%E4%BD%8D%E6%8D%A2%E7%AE%97
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B9%BF%E5%BA%A6

註3：

地板一直出水？「反潮」時趕快關窗戶，再開除濕機

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/155866

註4：

[繼電器]：COM、常開，接外部要控制的電器，這裡接[家電控制插座]。製作方法請參考WFduino第十三課繼電器 http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/639096。

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相關連結：

PM2.5環境監測超簡單(第二十四課)

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/652136

DiFi 課程目錄

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/100870/660551

WFduino(Arduino)課程目錄

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/641433