في هذا المشروع سوف نتعلم كيفية استخدام DHT11 أو جهاز الاستشعار DHT22  مع لوحة الاردوينو لقياس درجة الحرارة و الرطوبة . وسيتم طباعة درجة حرارة الغرفة والرطوبة على شاشة الـ LCD .

القطع المطلوبة:

الأدوات التي تحتاجها لهذا المشروع :

مستشعر درجة الحرارة و الرطوبة DHT11

LCD 16×2 شاشة

Potentiometer 10K Ω

مقاومة 220 اوم

لوح تجارب حجم متوسط (Half size breadboard )

Arduino Uno R3

 اسلاك توصيل ذكر/ذكر (Jumper Wires Male Male)

حساسات DHT11/DHT22 :

هذه الأجهزة شعبية جدا لهواة الالكترونيات لأنها رخيصة و تقدم أداء رائعة. وفي يلي يتم توضيح المواصفات و الفرق بين هذه الحساسات :
DHT22 هو نسخة أكثر تكلفة لأنها تقدم مواصفات أفضل . مثلا في نطاق قياس درجة الحرارة هو من -40 إلى +125  درجة مئوية مع 0.5 درجة دقة ، في حين  DHT11من 0 الى 50 درجة مئوية مع 2 درجة دقة. أيضا DHT22 لديه نطاق قياس رطوبة أفضل ، من 0 إلى 100% مع 2-5% من الدقة. في حين DHT11  نطاق الرطوبة من 20 الى 90% مع  5% من الدقة.

هناك مواصفتان في DHT11 هي أفضل من DHT22. وهي معدل أخذ العينات (Sampling Rate) في مستشعر DHT11  هي 1Hz او قراءة كل ثانية، في حين  DHT22 معدل أخذ العينات هي 0.5Hz أو قراءة كل 2 ثانية. كما أن DHT11  أصغر حجما.
جهد التشغيل الكهربائي لكل من أجهزة الاستشعار هي 5-3 فولت ، في حين الحد الأقصى للتيار المستخدم عند القياس هو 2.5mA.

هذة الحساسات  تتألف من مستشعر الرطوبة , و NTC  مستشعر درجة الحرارة (أو الثرمستور) و IC على الجانب الخلفي للحساس .

حساسات DHTxx  لديها أربعة دبابيس ، VCC ، GND ، دبوس البيانات (Data Pin)  ودبوس لا يتم استخدامه. مطلوب Pull-up resistor من  5Kالى 10K اوم للحفاظ على خط البيانات و من أجل تمكين الاتصال بين المستشعر و لوحة الاردوينو. هناك بعض الإصدارات من هذه الحساسات التي تأتي مع لوحة جانبية مدمجة مع pull-up resistor و لديها 3 دبابيس.

مبدأ عمل DHT11 :

في هذا المشروع سنقوم بإستخدام المستشعر DHT11. بعد توصيل المستشعر إلى المتحكم، يقوم المتحكم MCU بإرسال نبضة بدء (Start signal ) للحساس لينقله من وضع الأستعداد إلى وضع التشغيل و بعد اكتمال وصول النبضه إلى الحساس و استجابته لهذه النبضة ، يرسل الحساس موجه تضم 40 Bit تضم اشارات الحرارة و الرطوبة إلى المتحكم الذي يقوم بدوره بمعالجتها و إظهار النتائج .

تصميم لوح التجارب

 قم بتوصيل الدائرة الكهربائية للمستشعر كما هو موضح بالصورة :

ثم قم بإضافة  LCD  ويتم توصيلها كما هو موضح بالصورة التالية :

في هذا المشروع سيتم توصيل الشاشة كالتالي :

Arduino	LCD
Pin 12	RS pin
Pin 11	Enable pin
Pin 5	D4 pin
Pin 4	D5 pin
Pin 3	D6 pin
Pin 2	D7 pin

يمكنك العودة إلى الدرس الثاني عشر للإطلاع على طريقة توصيل باقي المنافذ على شاشة الـ LCD .

الكود البرمجي للأردوينو

أولا نحن بحاجة إلى تثبيت مكتبة الـDHT  التي يمكنك تنزيلها من  هنا أو من الموقع الرسمي اردوينو هنا. ثم يتم تحديد رقم المنفذ لقراءة البيانات من المستشعر.

ثم قم برفع البرنامج التالي على الاردوينو:

#include  <LiquidCrystal.h> // includes the LiquidCrystal Library
#include <dht.h>
#define dataPin A0
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // Creates an LCD object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7)
dht DHT;
void setup() {
  lcd.begin(16,2); // Initializes the interface to the LCD screen, and specifies the dimensions (width and height) of the display
}
void loop() {
  int readData = DHT.read11(dataPin);
  float t = DHT.temperature;
  float h = DHT.humidity;
  lcd.setCursor(0,0); // Sets the location at which subsequent text written to the LCD will be displayed
  lcd.print("Temp.: "); // Prints string "Temp." on the LCD
  lcd.print(t); // Prints the temperature value from the sensor
  lcd.print((char)223); //degree symbol
  lcd.print("C");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Humi.: ");
  lcd.print(h);
  lcd.print(" %");
  delay(2000);
}

لمحة عن الكود :

سيتم استخدام الدالة ()read11 ليتم قراءة البيانات من المستشعر

int readData = DHT.read11(dataPin);

 ثم الحصول على قيم درجة الحرارة و الرطوبة و يتم وضع القيم في متغيرات.

float t = DHT.temperature; 
float h = DHT.humidity;

في هذا المشروع سنتعلم كيف يمكننا قياس رطوبة التربة باستخدام حساس Soil Moisture مع الاردوينو. لمعرفة ما اذا كانت التربة جافة تحتاج الى ماء ام رطبة بشكل كافي.

 

المكونات المطلوبة

Arduino Uno

Soil Moisture Sensor

Green LED

Blue LED

 

Red LED

 

220 Ohm Resistor

Breadboard

Wires

حساس الرطوبة Moisture Sensor :

هو حساس إلكتروني يقوم بتحويل نسبة الرطوبة الموجودة في التربة إلى اشارة كهربائية يمكن قياسها. مخرجات هذا الحساس عبارة عن اشارة جهد من 0 إلى 5 فولت تعبر عن نسبة الرطوبة في التربة. فإذا كانت التربة جافة يكون المخرج 0 فولت وإذا كانت التربة رطبة جدا يعطي 5 فولت.

يمكننا قياس هذا الجهد الناتج عن طريق الاردوينو ،ومن خلال الأوامر البرمجية يمكننا التحكم بإظهار نسبة الرطوبة على مجموعة الـ LEDs .

 

توصيل الدارة

قم بتوصيل الدارة كما هو موضح بالصورة التالية :

يتم توصيل حساس الرطوبة إلى الأردوينو كما هو موضح بالجدول :

الطرف (بداية من اليسار)	التوصيل
VCC	VCC
GND	GND
SIG	Output to Arduino

سنقوم بكتابه برنامج يقوم بقياس نسبة الرطوبة في التربة وعرضها على الشاشة التسلسلية Serial Monitor وتشغيل الـ LEDs للدلاله على نسبة الرطوبة في التربة.
فإذا كانت التربة جافة، لايتم تشغيل اي LED. وكلما زادت نسبة الرطوبة تبدأ الـ LEDs في الإضاءة تدريجيا. وعند وصول التربة إلى درجة التشبع تكون جميع الـ LEDs مضاءة.

الكود البرمجي

#define LED1 2
#define LED2 3
#define LED3 4
#define LED4 5
#define LED5 6
#define SENSOR A0

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED1, OUTPUT);
  pinMode(LED2, OUTPUT);
  pinMode(LED3, OUTPUT);
  pinMode(LED4, OUTPUT);
  pinMode(LED5, OUTPUT);
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(SENSOR);
  Serial.println(sensorValue);

  if (sensorValue >= 760)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, HIGH);
    digitalWrite(LED4, HIGH);
    digitalWrite(LED5, HIGH);
  }
  else if (sensorValue >= 720  && sensorValue < 760)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, HIGH);
    digitalWrite(LED4, HIGH);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  else if (sensorValue >= 615  && sensorValue < 720)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, HIGH);
    digitalWrite(LED4, HIGH);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  else if (sensorValue >= 410 && sensorValue < 615)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, LOW);
    digitalWrite(LED4, LOW);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  else if (sensorValue >= 250 && sensorValue < 410)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, LOW);
    digitalWrite(LED3, LOW);
    digitalWrite(LED4, LOW);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  else if (sensorValue >= 0 && sensorValue < 250)
  {
    digitalWrite(LED1, LOW);
    digitalWrite(LED2, LOW);
    digitalWrite(LED3, LOW);
    digitalWrite(LED4, LOW);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  delay(1000);      
}

شرح الكود :

في البداية، نقوم بتسمية منافذ الأردوينو المستخدمة في المشروع، من أجل تسهيل عملية التعامل معها.

#define LED1 2
#define LED2 3
#define LED3 4
#define LED4 5
#define LED5 6
#define SENSOR A0

ثم فى دالة ()setup نقوم بضبط الاعدادات اللازمة للمشروع مثل تشغيل الاتصال التسلسلى و ضبط الـ LEDs المستخدمة كمخرجات

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED1, OUTPUT);
  pinMode(LED2, OUTPUT);
  pinMode(LED3, OUTPUT);
  pinMode(LED4, OUTPUT);
  pinMode(LED5, OUTPUT);
}

في الدلة ()loop، نقوم بقراءة الحساس وعرض هذه القراءة على الشاشة التسلسلية Serial Monitor. بعد ذلك نبدأ بتشغيل الـ LEDs على حسب القيمة التي تمت قراءتها.

int sensorValue = analogRead(SENSOR);
  Serial.println(sensorValue);

مثلا إذا كان قيمة الحساس أعلى من 760، يدل ذلك على أن التربطة رطبة جدا، لذلك يتم إضاءة جميع الـ LEDs.

 if (sensorValue >= 760)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, HIGH);
    digitalWrite(LED4, HIGH);
    digitalWrite(LED5, HIGH);
  }

على عكس إذا كان قيمة الحساس اقل من 250، دل ذلك على أن التربة جافة وتحتاج إلى ماء ونعبر عن ذلك بإطفاء جميع الـ LEDs .

else if (sensorValue >= 0 && sensorValue < 250)
  {
    digitalWrite(LED1, LOW);
    digitalWrite(LED2, LOW);
    digitalWrite(LED3, LOW);
    digitalWrite(LED4, LOW);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }

ويتم إضاءة الـ LEDs تدريجيا اعتمادا على القيمة التي تم قراءتها من الحساس .

  else if (sensorValue >= 720  && sensorValue < 760)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, HIGH);
    digitalWrite(LED4, HIGH);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  else if (sensorValue >= 615  && sensorValue < 720)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, HIGH);
    digitalWrite(LED4, HIGH);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  else if (sensorValue >= 410 && sensorValue < 615)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, HIGH);
    digitalWrite(LED3, LOW);
    digitalWrite(LED4, LOW);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }
  else if (sensorValue >= 250 && sensorValue < 410)
  {
    digitalWrite(LED1, HIGH);
    digitalWrite(LED2, LOW);
    digitalWrite(LED3, LOW);
    digitalWrite(LED4, LOW);
    digitalWrite(LED5, LOW);
  }