Đo độ ẩm và nhiệt độ bằng HTS221 và Arduino Nano: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

HTS221 là một cảm biến kỹ thuật số điện dung siêu nhỏ gọn cho độ ẩm và nhiệt độ tương đối. Nó bao gồm một phần tử cảm biến và một mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng tín hiệu hỗn hợp (ASIC) để cung cấp thông tin đo lường thông qua các giao diện nối tiếp kỹ thuật số. Được tích hợp rất nhiều tính năng, đây là một trong những cảm biến thích hợp nhất cho các phép đo nhiệt độ và độ ẩm quan trọng.

Trong hướng dẫn này, giao diện của mô-đun cảm biến HTS221 với arduino nano đã được minh họa. Để đọc các giá trị độ ẩm và nhiệt độ, chúng tôi đã sử dụng arduino với bộ điều hợp I2c. Bộ điều hợp I2C này giúp kết nối với mô-đun cảm biến dễ dàng và đáng tin cậy hơn.

Bước 1: Yêu cầu phần cứng:

Các tài liệu mà chúng tôi cần để hoàn thành mục tiêu của mình bao gồm các thành phần phần cứng sau:

1. HTS221

2. Arduino Nano

3. Cáp I2C

4. Lá chắn I2C cho Arduino Nano

Bước 2: Kết nối phần cứng:

Phần kết nối phần cứng về cơ bản giải thích các kết nối dây cần thiết giữa cảm biến và arduino nano. Đảm bảo các kết nối chính xác là điều cần thiết cơ bản trong khi làm việc trên bất kỳ hệ thống nào để có kết quả đầu ra mong muốn. Vì vậy, các kết nối cần thiết như sau:

HTS221 sẽ hoạt động trên I2C. Đây là sơ đồ đấu dây ví dụ, minh họa cách đấu dây cho từng giao diện của cảm biến.

Ngoài ra, bo mạch được định cấu hình cho giao diện I2C, vì vậy, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng kết nối này nếu bạn không có kiến thức khác.

Tất cả những gì bạn cần là bốn dây! Chỉ cần bốn kết nối là chân Vcc, Gnd, SCL và SDA và chúng được kết nối với sự trợ giúp của cáp I2C.

Các kết nối này được thể hiện trong các hình trên.

Bước 3: Mã đo độ ẩm và nhiệt độ:

Hãy bắt đầu với mã Arduino ngay bây giờ.

Trong khi sử dụng mô-đun cảm biến với Arduino, chúng tôi bao gồm thư viện Wire.h. Thư viện "Wire" chứa các chức năng hỗ trợ giao tiếp i2c giữa cảm biến và bảng Arduino.

Toàn bộ mã Arduino được cung cấp bên dưới để thuận tiện cho người dùng:

#bao gồm

// Địa chỉ I2C HTS221 là 0x5F

#define Addr 0x5F

void setup ()

{

// Khởi tạo giao tiếp I2C dưới dạng MASTER

Wire.begin ();

// Khởi tạo giao tiếp nối tiếp, đặt tốc độ truyền = 9600

Serial.begin (9600);

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Chọn thanh ghi cấu hình trung bình

Wire.write (0x10);

// Mẫu trung bình nhiệt độ = 256, mẫu trung bình độ ẩm = 512

Wire.write (0x1B);

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Chọn thanh ghi điều khiển1

Wire.write (0x20);

// BẬT nguồn, Cập nhật liên tục, Tốc độ đầu ra dữ liệu = 1 Hz

Wire.write (0x85);

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

chậm trễ (300);

}

void loop ()

{

dữ liệu int không dấu [2];

unsigned int val [4];

không dấu int H0, H1, H2, H3, T0, T1, T2, T3, nguyên;

// Giá trị đo độ ẩm

for (int i = 0; i <2; i ++)

{

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write ((48 + i));

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

data = Wire.read ();

}

}

// Chuyển đổi dữ liệu Độ ẩm

H0 = dữ liệu [0] / 2;

H1 = dữ liệu [1] / 2;

for (int i = 0; i <2; i ++)

{

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write ((54 + i));

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

data = Wire.read ();

}

}

// Chuyển đổi dữ liệu Độ ẩm

H2 = (dữ liệu [1] * 256.0) + dữ liệu [0];

for (int i = 0; i <2; i ++)

{

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write ((58 + i));

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

data = Wire.read ();

}

}

// Chuyển đổi dữ liệu Độ ẩm

H3 = (dữ liệu [1] * 256.0) + dữ liệu [0];

// Giá trị đo nhiệt độ

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write (0x32);

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

T0 = Wire.read ();

}

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write (0x33);

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

T1 = Wire.read ();

}

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write (0x35);

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

raw = Wire.read ();

}

raw = raw & 0x0F;

// Chuyển đổi các giá trị đo nhiệt độ thành 10-bit

T0 = ((thô & 0x03) * 256) + T0;

T1 = ((nguyên & 0x0C) * 64) + T1;

for (int i = 0; i <2; i ++)

{

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write ((60 + i));

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

data = Wire.read ();

}

}

// Chuyển đổi dữ liệu

T2 = (dữ liệu [1] * 256.0) + dữ liệu [0];

for (int i = 0; i <2; i ++)

{

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write ((62 + i));

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 1 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 1);

// Đọc 1 byte dữ liệu

if (Wire.available () == 1)

{

data = Wire.read ();

}

}

// Chuyển đổi dữ liệu

T3 = (dữ liệu [1] * 256.0) + dữ liệu [0];

// Bắt đầu truyền I2C

Wire.beginTransmission (Addr);

// Gửi dữ liệu đăng ký

Wire.write (0x28 | 0x80);

// Dừng truyền I2C

Wire.endTransmission ();

// Yêu cầu 4 byte dữ liệu

Wire.requestFrom (Addr, 4);

// Đọc 4 byte dữ liệu

// độ ẩm msb, độ ẩm lsb, msb nhiệt độ, nhiệt độ lsb

if (Wire.available () == 4)

{

val [0] = Wire.read ();

val [1] = Wire.read ();

val [2] = Wire.read ();

val [3] = Wire.read ();

}

// Chuyển đổi dữ liệu

độ ẩm phao = (val [1] * 256.0) + val [0];

độ ẩm = ((1.0 * H1) - (1.0 * H0)) * (1.0 * độ ẩm - 1.0 * H2) / (1.0 * H3 - 1.0 * H2) + (1.0 * H0);

int temp = (val [3] * 256) + val [2];

float cTemp = (((T1 - T0) / 8.0) * (temp - T2)) / (T3 - T2) + (T0 / 8.0);

float fTemp = (cTemp * 1.8) + 32;

// Xuất dữ liệu ra màn hình nối tiếp

Serial.print ("Độ ẩm tương đối:");

Serial.print (độ ẩm);

Serial.println ("% RH");

Serial.print ("Nhiệt độ tính bằng độ C:");

Serial.print (cTemp); Serial.println ("C");

Serial.print ("Nhiệt độ tính bằng Fahrenheit:");

Serial.print (fTemp);

Serial.println ("F");

chậm trễ (500);

}

Trong thư viện dây Wire.write () và Wire.read () được sử dụng để viết các lệnh và đọc đầu ra của cảm biến.

Serial.print () và Serial.println () được sử dụng để hiển thị đầu ra của cảm biến trên màn hình nối tiếp của Arduino IDE.

Đầu ra của cảm biến được hiển thị trong hình trên.

Bước 4: Ứng dụng:

HTS221 có thể được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng khác nhau như máy làm ẩm không khí và tủ lạnh, v.v. Cảm biến này cũng được ứng dụng trong một lĩnh vực rộng lớn hơn bao gồm tự động hóa nhà thông minh, tự động hóa công nghiệp, thiết bị hô hấp, theo dõi tài sản và hàng hóa.