iL學習板第17課DHT11溫濕度感測器

由 roc · 2017-12-16

熱愛105度的你滴滴清純的蒸餾水(註3)
每天上學都要測額溫，為什麼？

水沸騰不是100度嗎？

開飲機顯示102度，發生甚麼事？

每天下雨，地上溼答答的，為什麼？

105度的單位是攝氏還是華氏？

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、溫溼度測量

iL學習板內建DHT11 ，已經接好線路。

只要使用Jump直接將D7和DHT連接上就可以使用數位腳位D7來接收溫溼度資料。

先製做[攝氏溫度]、[華氏溫度]、[濕度]等3個變數，儲存資料

[腳位7模式設為INPUT]，設定數位腳D7為輸入訊號。

重複無限次下面的動作。

[溫溼度感測器(11)在腳位(7)]，設定數位腳D7接收來自DHT11的訊號

[等待2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。

注意：

DHT-11 較不精密與準確且溫濕度量測範圍不大，所以測量結果僅供參考。

延伸：

上課時可以準備一根水銀溫度計，讓學生做儀器校準的[歸零]程式。

二、說出溫度

使用[說…]積木，將測量值真的用電腦喇叭說出來。

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。

三、指針式溫度計

加上舵機(伺服馬達)做成指針式溫度計

舵機(伺服馬達)請參考：Arduino第十一課(伺服馬達)

https://2blog.ilc.edu.tw/868/44347/

將伺服馬達的三條線，電源（紅色）接5V、接地（黑或棕色）接GND、訊號線（白色）接數位腳D3。

注意：

因為伺服馬達需要較大的供電，如果已經連線後，直接插上去時有可能會造成程式連接中斷，如果接上後程式沒有反應，請關掉Arduino 重新再啟動連接。

主要程式跟上面一樣。

增加[伺服馬達為腳位(3)轉動角度為(攝氏溫度)度]積木，讓舵機(伺服馬達)依溫度轉動。

就成了指針式溫度計。

四、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

華氏105度=攝氏40.56度

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。

延伸：

示範程式是將攝氏溫度轉換為華氏溫度，請學生練習將華氏溫度轉換為攝氏溫度。

五、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2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。

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

六、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

[製作[T]、[H]清單來存放測量資料。

[腳位7模式設為INPUT]，設定數位腳D7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(7)]，設定數位腳D7接收來自DHT11的訊號

[等待2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2秒讀取一次溫溼度值，實際使用可以延長時間。

七、資料儲存到雲端

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。

請參考：
新增Google表單雲端寫入(OSEP)
https://2blog.ilc.edu.tw/868/45027/

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7模式設為INPUT]，設定數位腳D7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：

[重複執行]，重複將測量資料做紀錄

[溫溼度感測器(11)在腳位(7)]，設定數位腳D7接收來自DHT11的訊號

[等待2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2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。

九、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7模式設為INPUT]，設定數位腳D7為輸入訊號。

重複執行下面的動作。

[溫溼度感測器(11)在腳位(7)]，設定數位腳D7接收來自DHT11的訊號

[等待2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4)

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]

十、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，所以必須做好絕緣措施，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。

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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