Leggere la temperatura e l'umidità con il sensore DHT22 e il microcontrollore ESP32

Introduzione

La funzione più semplice, anche definita “Hello World”, per un’applicazione IOT è sicuramente quella della rilevazione della temperatura e in questo post andremo ad analizzare il codice e le caratteristiche del sensore di temperatura maggiormente utilizzato dai makers.

Per questo tipo di applicazione useremo uno dei migliori sensori di temperatura che appartiene alla famiglia DHT.

I sensori di temperatura DHT si distinguono per due diverse tipologie: DHT11 e DHT22, entrambi dalle ottime caratteristiche, le differenze principali sono una maggiore risoluzione e range di temperatura a favore del secondo modello.

Caratteristiche e differenze tra DHT22 e DHT11

Il sensore ha tre terminali, due per l’alimentazione e uno di comunicazione che può essere sia input che output e per questo motivo è un open collector di conseguenza è necessario inserire un resistore di pull-up del valore di 1kΩ.

Entrambi i sensori possono rilevare la temperatura e il tasso di umidità, per ogni coppia di valori letti, il sensore invia al microcontrollore una stringa di 40 bits, che ha il seguente formato:

16 data bits: tasso di umidità
16 data bits: temperatura
8 data bits: check-sum

Un esempio della stringa di bit inviata dal sensore al microcontrollore:

La conversione da binario a decimale segue la regola riportata nell’esempio seguente:

Se il bit più significativo dei 16 bits della temperatura è uguale ad “1” significa che la temperatura letta è minore di zero.

Il microcontrollore può eseguire un controllo sulla correttezza dei dati ricevuti grazie agli ultimi 8 bits inviati dal sensore, come riportato nell’esempio di seguito:

Somma 0000 0010 + 1000 1100 + 0000 0001 +0101 1111 = (1110 1110) Check-Sum

Il microcontrollore esegue la somma dei bits ricevuti, come riportato sopra ed effettua un controllo sull’ultimo byte ricevuto, se i due bytes sono identici il microcontrollore può considerare i dati ricevuti come corretti, altrimenti li deve scartare.

Le differenze tra i due sensori sono riportata nella seguente tabella comparativa:

Il sensore DHT22 ha decisamente caratteristiche migliori, ad un costo leggermente superiore.

I due sensori forniscono una misura dell’umidità e temperatura già calibrata, il valore letto, corrisponde al valore reale della grandezza misurata.

Ogni sensore è compensato in temperatura e calibrato in una camera termica dove si calcola il coefficiente di proporzionalità è memorizzato all’interno del sensore in una memoria OTP (One Time Programmabile).

Codice e applicazione

Lo schema elettrico di questa applicazione è riportata in Figura 2

Prima di procedere alla scrittura del codice, dobbiamo caricare la libreria del sensore DHT22, come indicato nella gif di seguito.

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 4 //il pin d'ingresso del microcontrollore dove e' connesso il sensore

// togliere il commento solo al tipo di sensore usato
//#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22   // DHT 22  (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21   // DHT 21 (AM2301)



// inizializziamo il sensore
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}

void loop() {
  // ad ogni lettura introduciamo un ritardo di due secondi
  delay(2000);

  // leggiamo l'umidita'
  float h = dht.readHumidity();
  // Leggiamo la temperatura in gradi centigradi 
  float t = dht.readTemperature();
  

  // controlliamo se abbiamo letto correttamente i dati .
  if (isnan(h) || isnan(t) ) {
    Serial.println(" La lettura e' fallita");
    return;
  }

  
  Serial.print("Umidita': ");
  Serial.print(h);
  Serial.print("%  Temperatura: ");
  Serial.print(t);
  Serial.println("");
  
}