سنسور دما و رطوبت dht21

AM2301 (که با نام DHT21 نیز شناخته می‌شود) یک سنسور دیجیتال دما و رطوبت بسیار پرکاربرد و دقیق است که خروجی آن به صورت دیجیتال و کالیبره شده ارائه می‌شود. این سنسور نسبت به نسخه‌های ارزان‌تر خود مانند DHT11 از دقت و کیفیت بالاتری برخوردار است.

ویژگی‌های فنی کلیدی (Technical Specifications):

1. پارامترهای اندازه‌گیری شده:

   • رطوبت نسبی (Relative Humidity):

     • محدوده اندازه‌گیری: 0% تا 99% RH

     • دقت: ±2% RH (در دمای 25°C)

     • رزولوشن: 0.1% RH

   • دما (Temperature):

     • محدوده اندازه‌گیری: -40°C تا +80°C

     • دقت: ±0.3°C (در دمای 25°C)

     • رزولوشن: 0.1°C

2. خروجی: سیگنال دیجیتال (پروتکل single-wire ساده شده).

3. ولتاژ کاری: 3.3V تا 5.5V DC.

4. مصرف جریان: بسیار کم (در حالت اندازه‌گیری حدود 1.5mA، در حالت sleep حدود 50μA).

5. تعداد پایه‌ها: 4 پایه (که تنها 3 پایه استفاده می‌شود).

6. فرکانس نمونه‌برداری: حداکثر 0.5Hz (یک نمونه every 2 seconds). برای خواندن داده‌های جدید باید حداقل 2 ثانیه فاصله بین درخواست‌ها رعایت شود.

پایه‌ها (Pinout) و نحوه اتصال:

سنسور AM2301 معمولاً در یک بسته‌ی 4 پین ارائه می‌شود:

1. VCC (پایه 1): به منبع تغذیه 3.3V تا 5V متصل می‌شود.

2. DATA (پایه 2): پایه داده که به یک پین دیجیتال میکروکنترلر (مثلاً Arduino) متصل می‌شود. نیاز به یک مقاومت pull-up حدود 4.7kΩ تا 10kΩ بین این پایه و VCC دارد.

3. NC (پایه 3): استفاده نمی‌شود (Not Connected).

4. GND (پایه 4): به زمین (GND) مدار متصل می‌شود.

نکته مهم: پایه DATA باید از طریق یک مقاومت pull-up به VCC متصل شود. برخی ماژول‌ها این مقاومت را به صورت داخلی دارند، اما برای اطمینان بهتر است آن را روی برد قرار دهید.

پروتکل ارتباطی (Communication Protocol):

سنسور از یک پروتکل اختصاصی single-wire استفاده می‌کند که شبیه به پروتکل DHT11 است اما با داده‌های ۱۶ بیتی برای دما و رطوبت (به جای ۸ بیت) که دقت بالاتر را ermöglicht می‌کند.

مراحل خواندن داده:

1. میکروکنترلر یک سیگنال Start را با کشیدن خط DATA به پایین برای حداقل ۱ میلی‌ثانیه ارسال می‌کند.

2. میکروکنترلر خط را رها می‌کند (با مقاومت pull-up به HIGH می‌رود).

3. سنسور با کشیدن خط به پایین و سپس HIGH برای پاسخ آماده‌ایست.

4. سنسور 40 بیت داده (5 بایت) را ارسال می‌کند:

   • بایت 1: رطوبت (قسمت صحیح)

   • بایت 2: رطوبت (قسمت اعشاری)

   • بایت 3: دما (قسمت صحیح)

   • بایت 4: دما (قسمت اعشاری)

   • بایت 5: بایت checksum (برای بررسی خطا)

5. داده‌ها به صورت کدگذاری شده با طول پالس‌های HIGH ارسال می‌شوند (پالس 26-28 میکروثانیه برای '0' و پالس 70 میکروثانیه برای '1').

کاربردهای رایج:

• سیستم‌های هواشناسی و مانیتورینگ محیطی

• سیستم‌های HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع)

• گلخانه‌های هوشمند

• ایستگاه‌های هواشناسی خانگی

• دستگاه‌های ضبط و ثبت داده (Data Loggers)

• سیستم‌های مدیریت انرژی در ساختمان‌ها

مزایا:

• دقت بالا نسبت به سنسورهای ارزان‌قیمت (مانند DHT11)

• قیمت مناسب نسبت به سنسورهای حرفه‌ای (مانند SHT31)

• کالیبره شده در کارخانه و ارائه خروجی دیجیتال (نیاز به ADC外部 ندارد)

• استفاده آسان با میکروکنترلرهایی مانند Arduino, ESP8266, ESP32, Raspberry Pi (با استفاده از کتابخانه‌های آماده)

معایب و محدودیت‌ها:

• سرعت نمونه‌برداری پایین (حداکثر هر 2 ثانیه یک بار) که برای کاربردهای بلادرنگ (real-time) سریع مناسب نیست.

• پروتکل ارتباطی اختصاصی که می‌تواند در برخی میکروکنترلرها نیاز به timing دقیق داشته باشد.

• طول کابل محدود (معمولاً کمتر از 1 متر) به دلیل حساسیت پروتکل به نویز.