DHT-22 pára- és hőmérséklet-szenzor

Leírás

A DHT-22 pára- és hőmérséklet-szenzor egy digitális, egyvezetékes kommunikációt használó mérőmodul, amely egyetlen eszközben méri a környezeti hőmérsékletet és a relatív páratartalmat. Ideális választás ökoházak, melegházak, humán komfortmérés, kazánház- és pincefelügyelet, valamint Arduino / ESP32 / Raspberry Pi alapú időjárás-állomások megvalósításához.

Működési elv

Szenzor belső felépítése

A DHT22 érzékelő három fő részből épül fel:

• Kapacitív páratartalom-szenzor
  A levegő relatív páratartalmát egy polimer rétegre épített kapacitív érzékelő méri. A páratartalom változására a kapacitás is változik, ezt egy beépített elektronika digitalizálja.
• NTC-termisztor alapú hőmérséklet-mérés
  A hőmérsékletet egy NTC termisztor méri, amelynek ellenállása a hőmérséklettel arányosan változik. Az IC ezt is A/D konvertálja.
• Beépített mikrokontroller / jelfeldolgozó
  A szenzor belsejében egy kisméretű mikrokontroller végzi:
  • a kapacitív páraszenzor és a termisztor mérését,
  • a kalibrációs adatok felhasználását,
  • a kész, digitális mérési eredmény előállítását,
  • valamint az egyvezetékes digitális kommunikáció lebonyolítását.

Ez azt jelenti, hogy a mikrokontrollerednek nem kell analóg mérést végeznie, elég egy digitális I/O láb és a szenzorhoz készült könyvtár (pl. Adafruit DHT lib).

Egyvezetékes digitális protokoll – miért előnyös?

A DHT22-kompatibilis szenzor egyvezetékes, időzítés-alapú digitális protokollt használ (3 vezeték összesen: adat, +V, GND). A kommunikáció főbb jellemzői:

• Az adatvonalon időzített impulzussorozat formájában érkezik:
  • 16 bit páratartalom (egész + tizedes),
  • 16 bit hőmérséklet (egész + tizedes),
  • 8 bit paritás.
• A mérés max. kb. 1 Hz-cel frissíthető (1 másodperces minimális lekérdezési periódus).
• A protokoll időzítésre érzékeny, de a legtöbb Arduino / ESP könyvtár ezt már kezeli – gyakorlatban a felhasználó szintjén „egy függvényhívás” a mérés.

Előnyök:

• Egyetlen digitális láb foglalása a mikrokontrolleren.
• Nincs szükség külön A/D átalakítóra.
• A kalibráció a szenzorban tárolt, így modulcsere esetén is egységes marad a kód.

Fizikai kialakítás, lábkiosztás

• Zárt, szellőzőnyílásokkal ellátott műanyag ház.
• A burkolat mögött kis NYÁK található a szenzor IC-vel és a kiegészítő passzív alkatrészekkel.
• 3 pólusú kivezetés 2,54 mm-es raszterben, breadboardhoz és tüskesorhoz illeszthető.

Lábkiosztás (elölnézet, felirattal szemben):

1. S – Adat (Sensor/Kommunikáció)
2. Vcc – +3,3…5 V
3. GND – 0 V

Ez megegyezik a klasszikus DHT22/AM2302 kiosztással, ezért a legtöbb „DHT22” feliratú példa-kapcsolás gond nélkül alkalmazható erre a modulra is.

Tápellátás és áramfelvétel

A TavIR által megadott műszaki adatok a következők:

• Tápfeszültség tartomány: 3,3 … 5,5 V DC
  – így közvetlenül illeszthető 3,3 V-os (ESP32, STM32, Raspberry Pi Pico) és 5 V-os (Arduino UNO, Mega, Nano) rendszerekhez.
• Áramfelvétel mérés közben: 1,5 mA
• Áramfelvétel készenlétben: 50 µA (nagyon alacsony pihenő fogyasztás)

Tervezési szempont:

• Hosszú (több tíz méteres) kábelezés, illetve több szenzor párhuzamos használata esetén a tápvezeték feszültségesésére, zavarszűrésre és a jelszintre külön figyelni kell (vastagabb vezeték, külön tápág, opcionális pufferkondenzátor).
• A DHT22-kompatibilis érzékelő tipikusan max. 100 m kábelhosszig használható, megfelelő minőségű, lehetőleg árnyékolt kábellel.

Lehetőségek

Néhány konkrét, elképzelhető projekt, ahol a DHT22-kompatibilis pára- és hőmérséklet-szenzor jól működik:

• Ökoház és intelligens otthon
  • szobánkénti hőmérséklet–páratartalom loggolás,
  • fűtés / szellőztetés vezérlése (pl. páratartalom-függő ablaktávirányítás, ventilátor indítás).
• Melegház, palántanevelő sátor, gombatermesztő helyiség
  • hőmérséklet és relatív páratartalom folyamatos monitorozása,
  • riasztás, ha száraz a levegő vagy túlságosan lehűl a tér.
• DIY időjárás-állomás (Arduino / ESP32 / ESP8266 + WiFi) 
  • kültéri szenzorházba építve (védve közvetlen csapadéktól és napsütéstől),
  • adatküldés MQTT-n, HTTP-n vagy saját felhőszolgáltatásba.
• Szerverszoba, hálózati szekrény, 3D nyomtató / filament tároló doboz
  • túlmelegedés vagy túlzott páratartalom figyelése,
  • naplózás SD-kártyára vagy hálózatra.
• Oktatási és bemutató projektek
  • alap Arduino / ESP32 workshop hordozható időjárás-állomással,
  • grafikonrajzolás: hőmérséklet–páratartalom trendek kijelzése OLED / TFT kijelzőn vagy PC-n.
• Humán komfortmonitor
  • iroda / tanterem / műhely levegő-komfort visszajelzése (pl. LED-csík színe a páratartalom és hőmérséklet alapján),
  • adatok összekötése CO₂- és VOC-szenzorokkal (AHT20, SGP stb. család) közös felületen.
• IoT rendszer
  • ESP8266/ESP32 alapú, WiFi-s „okos szenzorcsomópont”,
  • adatok továbbítása Home Assistant, Node-RED vagy saját dashboard felé.

A DHT22-kompatibilis modul pontossága (tipikusan ±0,5 °C és ±2 %RH) kifejezetten alkalmassá teszi ezekre az alkalmazásokra, míg a belépő szintű DHT11 szenzoroknál jelentősen jobb mérési tartományt és pontosságot nyújt.

Alapadatok

• Szenzor típusa: DHT22 digitális hőmérséklet- és páratartalom-érzékelő, másodgyártói kivitel
• Mérési hőmérséklet-tartomány: –40 … +80 °C
• Mérési páratartalom-tartomány: 0 … 100 %RH
• Tipikus hőmérséklet-pontosság: ±0,5 °C
• Tipikus páratartalom-pontosság: ±2 %RH (25 °C-on, max. ±5 %RH)
• Felbontás (hőmérséklet): 0,1 °C
• Felbontás (páratartalom): 0,1 %RH
• Hosszú távú stabilitás: 0,5 %RH / év
• Tápfeszültség: 3,3 … 5,5 V DC
• Áramfelvétel (méréskor): 1,5 mA
• Áramfelvétel (készenlét): 50 µA
• Kommunikáció: egyvezetékes, időzítés-alapú digitális protokoll (DHT22-kompatibilis keretformátum)
• Mintavételi sebesség (ajánlott max.): 0,5-1 Hz (min. 1 s két mérés között)
• Maximális ajánlott vezetékhossz: 100 m (megfelelő kábelezéssel és tápellátással)
• Tokozás: függőleges, műanyag rácsozott burkolat, 3 pin, 2,54 mm raszter
• Fizikai méret: kb. 15,1 × 25 × 7,7 mm (DHT22-kompatibilis ház)

Bekötés

• 1: Sensor/Kommunikáció (S)
• 2: +3.3V…+5V
• 3: GND

Dokumentáció

• DHT11/DHT22/AM2302 hőfok/páraszenzor Arduino mintakód és műszaki adatlap
• Hőmérsékletmérés [TavIR]
• Páratartalom mérés [TavIR]
• A DHT-22 [TavIR]

Csomag

• 1x DHT22modul
• 1x 3 ér kábel