Kit Sensor Temperatura y Humedad DHT11 y DHT22 para Raspberry Pi y Arduino

Componentes y Suministros

Sensor DHT11 Temperatura y Humedad (4 pines)	×	1
Raspberry Pi 2 Modelo B	×	1
Arduino UNO	×	1
Cables jumper macho-macho	×	3
Protoboard (genérica)	×	1
Resistencia 4.7 kΩ	×	1
Kit Cobbler Breakout (para Raspberry Pi)	×	1

Aplicaciones y Servicios en Línea

• Microsoft Windows 10 IoT Core
• Arduino IDE
• Raspberry Pi OS (Raspbian)
• Microsoft Visual Studio 2015
• WinSCP (transferencia de archivos)
• PuTTY (terminal SSH)

Sobre el Proyecto

Introducción

El DHT11 es un sensor de temperatura y humedad de 4 pines (uno sin usar) capaz de medir 20–90 % HR y 0–50 °C. Funciona entre 3 y 5.5 V CC y comunica mediante su protocolo propietario OneWire, que requiere temporización muy precisa: los bits LOW/HIGH se codifican por la duración del pulso HIGH. La lectura completa toma ≤ 23.4 ms (incluyendo 18 ms de arranque y ≤ 5.4 ms de datos). Los pulsos individuales duran 20–80 µs.

Cuando salió Windows 10 IoT Core, probé el DHT11 en C# en Raspberry Pi 2 y no funcionó: C# en IoT Core no es lo bastante rápido (al menos en ese momento). En el foro de Microsoft encontré a otros desarrolladores con el mismo problema. Microsoft respondió que el soporte OneWire llegaría en futuras versiones, pero no quise esperar. Luego vi un ejemplo oficial de Microsoft usando C++ en IoT Core con DHT11 como sensor de muestra. Decidí adaptar ese ejemplo a una biblioteca C#.

Este proyecto convierte ese ejemplo en una biblioteca utilizable en C#. Agradezco al autor original que hizo posible usar este sensor popular en Windows 10 IoT Core.

Biblioteca

La biblioteca es un simple refactor del código original de Microsoft; no me atribuyo el mérito de la lectura del sensor.

Ofrece una clase Dht11 en el espacio de nombres Sensors.Dht. Crear un objeto en C# es sencillo:

using Sensors.Dht;
GpioPin pin = GpioController.GetDefault().OpenPin(4, GpioSharingMode.Exclusive);

Luego se pasa el pin al constructor de Dht11 especificando el modo de drive del pin GPIO (permite decidir si añades tu propia resistencia pull-up):

Dht11 dht11 = new Dht11(_pin, GpioPinDriveMode.Input);

Para obtener una lectura se usa el método GetReadingAsync:

DhtReading reading = await dht11.GetReadingAsync().AsTask();

Existe una sobrecarga para especificar el máximo de reintentos (por defecto 20), es decir, cuántos intentos hacer antes de devolver lectura fallida.

La estructura DhtReading se define así:

public value struct DhtReading {
    bool TimedOut;
    bool IsValid;
    double Temperature;
    double Humidity;
    int RetryCount;
};

Observaciones

Incluso en C++ el sensor no siempre devuelve lectura, de ahí la opción de reintento (parte del ejemplo de Microsoft). Para comparar rendimiento, probé código en Raspberry Pi 2 con Raspbian y en Arduino Uno. El código para ambas plataformas está en el repositorio GitHub. El video del proyecto demuestra y compara la salida de cada plataforma.

Primeros Pasos

Montar el Circuito para Raspberry Pi 2

Use la guía siguiente junto con el diagrama al final de la página (los colores de los cables son orientativos).

• Coloque el Cobbler en forma de T en el extremo izquierdo de la media protoboard (donde empiezan los números en 1). Los dos pines izquierdos en E1 y F1; los dos derechos en E20 y F20.
• Coloque la resistencia 4.7 kΩ entre A4 y 3V3.
• Conecte jumper naranja macho-macho entre B4 y F28.
• Conecte jumper rojo macho-macho entre F29 y 3V3.
• Conecte jumper negro macho-macho entre F30 y GND.
• Inserte el sensor DHT11 en J30 (-), J29 (+) y J28 (señal).
• Conecte el cable plano al Cobbler y a la Raspberry Pi.

Montar el Circuito para Arduino

• Coloque la resistencia 4.7 kΩ entre E12 y E13.
• Conecte jumper blanco macho-macho entre D13 y Pin 5 del Arduino.
• Conecte jumper rojo macho-macho entre D12 y pin 5V del Arduino.
• Conecte jumper negro macho-macho entre D11 y GND del Arduino.
• Inserte el sensor DHT11 en A11 (-), A12 (+) y A13 (señal).
• Conecte el cable USB del PC al Arduino.

Fotos de los circuitos montados:

Iniciar la Aplicación en Raspberry Pi (Windows 10 IoT Core)

Elija configuración Debug, ARM y Remote Machine. Clic derecho en el proyecto → Propiedades → pestaña Debug. Ingrese la IP de la Raspberry Pi 2 en "Remote machine" y desmarque "Use authentication". Pulse F5. El despliegue inicial puede tardar unos minutos.

Iniciar la Aplicación en Arduino

El sketch está en GitHub como Dht11_Speed. Abra Arduino IDE, cargue el sketch, súbalo al Arduino (Ctrl+U) y abra el Monitor Serie (Ctrl+Shift+M). El video muestra el proceso en detalle.

Iniciar la Aplicación en Raspbian

El código C para Raspberry Pi está en GitHub como Dht11.c. Copie el fuente a la Pi y compílelo allí. Uso WinSCP para transferir archivos. El código usa wiringPi, que debe instalarse antes de compilar.

Comando de compilación:

gcc -o Dht11_Speed Dht11_Speed.c -L/usr/local/lib -lwiringPi -std=c99 -lm

Para ejecutar:

sudo ./Dht11_Speed 1000 10

Donde 1000 = retardo 1000 ms (1 s) y 10 = número de muestras a leer. El video muestra en detalle cómo copiar y compilar en Raspberry Pi con Raspbian. Para instalar Raspbian: raspberrypi.org/downloads/raspbian/.

Video

Video demostrativo de la aplicación (ver en YouTube en modo Teatro para mejor calidad).

Código

Código Fuente C#/C++ para Visual Studio 2015

https://github.com/porrey/dht.git

Esquemas

Archivos Fritzing e imágenes de esquemas:
Dht11_RPi2.fzz, Dht11_Arduino.fzz y capturas de pantalla de los circuitos.