DHT11 и DHT22: разница, которую видно в мониторе порта

На моём столе эти два сенсора лежат рядом уже четвёртый год: синий DHT11 за сто с небольшим рублей и белый DHT22, купленный втрое дороже для теплицы. Первый вопрос, который мне задают на каждом мастер-классе про климат, звучит одинаково: а разницу вообще видно глазом? Свой первый ответ на собственный же вопрос я дал неверный — думал, дело в «качестве», как у мультиметров за тысячу и за десять тысяч. Разница не в качестве, а в конкретных цифрах, и каждая цифра из этой разницы ловится в мониторе порта за десять минут, без осциллографа и без второго комплекта рук.

Разбор «какой датчик выбрать под задачу» у нас уже был: урок про выбор между DHT11 и DHT22 сравнивает цену и критерии. Здесь я иду слоем ниже — что именно значат цифры ±2 и ±0,5, чем отличается замена в железе, где у двух сенсоров спрятана разница в байтах и почему один из них молча теряет минус. Схему подключать не будем: у обоих она совпадает до миллиметра, и в этом половина приятных новостей.

Откройте оба даташита и прочитайте подряд. DHT11 меряет температуру от 0 до +50 °C с паспортной погрешностью ±2 °C и влажность 20–80 % с погрешностью ±5 %. DHT22 живёт от −40 до +80 °C, обещает ±0,5 °C в плюсе и влажность 0–100 % с погрешностью около ±2 %. Но это ещё не самая заметная часть разницы. Самая заметная — шаг: DHT11 в состоянии выдать 23 градуса или 24, но никогда 23,7; один процент влажности, но не 44,8. DHT22 отдаёт десятые доли и по температуре, и по влажности.

Погрешность и шаг — независимые вещи, и путать их дорого. Погрешность ±2 °C — это разброс между показанным и настоящим; шаг в один градус — цена деления, мельче которой сенсор просто не видит. У DHT11 эти две величины одного порядка, и для любой автоматики с узким порогом это дурная весть: датчик может ровно держать «24.0», пока настоящий воздух уполз на 22,5. У DHT22 шаг в десять раз мельче погрешности — показания дышат, и по дыханию видно, что воздух живой, а не застыл в момент измерения.

Осталась скорость. DHT11 готов отвечать раз в секунду, DHT22 — раз в две. Для термостата и логгера обе цифры избыточны: воздух в комнате меняется на порядок медленнее. Разница становится заметной только на живом графике, где DHT22 рисует линию темпом в два раза медленнее, зато без плоских террас в целый градус.

Пара слов о влажности, потому что её обычно скидывают со счетов. Пять процентов допуска у DHT11 означают, что честные сорок пять процентов могут печататься как 40, как 45 и как 50 — и все три показания будут паспортно правильными. Для задачи «сухо или сыро» это терпимо. Но как только вы строите управление по порогу конденсата или по спреду точек росы, допуск ±5 % превращается в развилку решений шириной в десять процентов, и DHT22 с его ±2 % перестаёт быть роскошью — он становится способом перестать гадать, куда делись капли на внутренней стороне стекла.

Физическая замена — скучная, и это хорошо: три контакта, питание 3,3–5,5 В, сигнальная линия с подтяжкой 10 кОм. Распиновку и первый запуск мы разбирали в уроке про подключение DHT11, тонкости монтажа и длины линии — в уроке про подтяжку и монтаж. Вытаскиваете синий корпус из колодки, вставляете белый — схема не меняется, резистор не перепаивается. Единственная строка скетча, которая обязана измениться, — тип в конструкторе: DHT dht(2, DHT22) вместо DHT11.

Дальше начинается то, о чём туториалы молчат: посылка у сенсоров устроена по-разному. DHT11 передаёт по одному байту на величину — целые градусы и целые проценты, дробной части в посылке нет физически. DHT22 пакует значения в 16-битные слова с точностью до 0,1, а старший бит температурного слова играет роль знака: воздух минус восемь — датчик выставит этот бит, и библиотека выдаст −8,0. Поэтому DHT22 видит улицу зимой, а DHT11 минус показать не может ни при каком желании: знакового разряда в его посылке не существует. Хуже того, у нижней границы диапазона DHT11 не переходит в nan — он присылает правдоподобные нули, самый коварный режим отказа из всех возможных.

Под именем AM2302 продаётся тот же DHT22: отдельный урок про AM2302 раскладывает, что написано на корпусе и чем отличаются исполнения. Про цену скажу одной строкой: DHT22 стоит в 2–3 раза дороже, и это единственная графа сравнения, где DHT11 выигрывает всегда.

Есть у пары и расходная сторона, о которой вспоминают, когда проект уезжает с розетки на повербанк. По даташитам DHT22 в простое берёт 40–50 мкА, при опросе — 1–1,5 мА; DHT11 в простое тянет 100–150 мкА, при опросе до 2,5 мА. Для сетевой метеостанции разница незаметна, для кроны за зимний месяц — часы автономности: будите плату только на опрос и усыпляйте между чтениями, и белый сенсор вернёт вам заметную часть ночи.

В этом скетче мне важна не температура, а последняя колонка — дельта с предыдущим чтением. У живого DHT22 она гуляет на две-четыре десятых: воздух дышит, сенсор это видит. У DHT11 дельта либо стоит нулём, либо прыгает на целый градус — вы буквально смотрите на разницу разрешения двумя числами. Прогоните тот же скетч в Serial Plotter: DHT22 нарисует дрожащую линию, DHT11 — плоскую террасу с редкими ступенями по целый градус.

Константу PERIOD я вынес наверх не для красоты: при подмене датчика она меняется вместе с конструктором. Оставите старую секунду под DHT22 — половина чтений сорвётся в пустые строки; почему так и как это чинится, ниже по тексту.

И одна привычка на самый первый запуск: после подачи питания дайте сенсору выйти на режим. DHT22 готов отвечать примерно через две секунды после включения, DHT11 — через секунду; запрос раньше вежливо вернёт nan, и вы будете искать обрыв в линии, которой нет. Первый read в setup() — как раз тот случай: вынесите его в loop и дайте таймеру периода сделать первый тик, как того требует интервал опроса.

Мой чек-лист короткий и проверенный. Первый пункт — нет минуса: если самое холодное место, где живёт датчик, это +12 на подоконнике в феврале, DHT11 годится. Второй — автоматике нужен ответ «тепло или холодно», а не десятая доля: окно в два-три градуса спокойно шире, чем прыжки целыми градусами. Третий — влажность важна как факт, а не как цифра: для вытяжки в ванной разницы между 60 % и 63 % нет. Четвёртый — экземпляры считаются десятками: учебный класс, десять макеток, и разница цены выливается в ужин для всей группы.

Как только в задаче возникает любая из противоположностей — минус, узкое окно автоматики, десятые доли, доверие к каждой строке лога, — переплата за DHT22 окупается первой же ночью. Проверку «а не врёт ли конкретный экземпляр» оба сенсора проходят одинаково: сверкой с эталонным термометром, методика калибровки у нас разобрана отдельно. Десятые доли DHT22 ближе всего к работе в сырых помещениях — контроль сырости подвала как раз тот случай, где шаг в 0,1 % влажности решает, включить осушитель или подождать.

И последнее, что стоит сказать про пару. Сторонники DHT22 иногда обещают, что точный сенсор «сам исправит» плохую установку: датчик в сквозняке у двери, провод, приклеенный к трубе отопления, корпус в конденсате — ни один сенсор этого не переживает. Десятые доли DHT22 полезны ровно настолько, насколько честно собрана линия: подтяжка на месте, провод короче пары метров, питание не проседает. У DHT11 запас вразумительности, как ни странно, выше — его целые градусы сложно прочитать как высокую точность, и в этом есть своя честность перед самим собой.