SHT31: промышленная точность на практике

Термостат для закваски держал 26 градусов по DHT22 — так я думал, пока не положил рядом медицинский термометр. Тот показывал 26,9. Девять десятых не согрели закваску, но объяснили, почему она подходила на полдня медленнее, чем у соседа по форуму: у DHT22 паспортный допуск плюс-минус полградуса, и мой экземпляр весь уходил в минус от правды. Разница пряталась не в показаниях, а в допуске: любые два DHT22 могут расходиться на целый градус, и у меня как раз лежал такой «счастливый» экземпляр. Для погодной станции на балконе это неважно, для термостата — целых полдня.

SHT31 от Sensirion с точностью ±0,2 °C закрывает разрыв. Здесь: подключение по четырём проводам с адресом 0x44, библиотека Adafruit_SHT31 с двумя нужными функциями, калибровка смещения против эталона и честное сравнение с DHT22 в цифрах — что полградуса и два процента влажности значат на практике, в термостате и рядом с ним. И сразу честная оговорка: паспорт — про допуск экземпляра, а не про гарантию правды, поэтому половина урока — про калибровку, а не про покупку.

Модуль SHT31 — четыре вывода: питание, земля, SDA и SCL на A4/A5, как у всех остальных жителей шины. Подтяжки на модуль уже напаяны — номиналы подтяжек и когда нужны вторые я разбирал отдельно, здесь ничего допаивать не надо. Диапазон питания у сенсора широкий, от 2,4 до 5,5 В, поэтому прямой контакт с пятёркой Uno — штатный режим без стабилизаторов и делителей. Адрес заводской — 0x44; если припаять вывод ADDR к питанию, чип переедет на 0x45, и на одной шине уживутся два SHT31 — механика конфликтов адресов описана в отдельном уроке. На многих модулях есть светодиод обмена — по нему видно, жив ли сенсор, ещё до всякого Serial.

Паспортные ±0,2 °C — это допуск от экземпляра к экземпляру, а не гарантия, что ваш покажет правду. Мой показывал плюс 0,4 к реальности, и я это число вычел. Метод: эталонный термометр рядом, сквозняки закрыты, минут десять на выравнивание температур, среднее из чтений против эталона — разница и есть смещение. Эталон выбирайте по задаче: для окна 18-26 °C хватает одной пары «эталон против показаний» при стабильной температуре, точки льда и кипения — для задач с широким диапазоном. Константа SMESCHENIE живёт в скетче и применяется к каждому чтению. Если плат несколько, храните смещения в энергонезависимой памяти: перепрошивка не должна обесценивать полчаса калибровки.

Теперь практический смысл этих цифр. Термостат с гистерезисом ±0,5 °C поверх DHT22 гуляет уже на градус: полградуса допуска сенсора складываются с полградусом гистерезиса, и реальная температура в коробке ходит от 25,5 до 26,5 при настройке «26 ровно». С SHT31 тот же гистерезис отдаёт 25,8-26,2 — втрое уже. По влажности арифметика такая: ±2 %RH значит, что два честных SHT31 расходятся максимум на четыре процента в худшем случае, а пара DHT22 с допуском ±5 — на десять. Как собрать сам термостат с реле, я показывал в проекте инкубатора, а выбор между DHT11 и DHT22 остаётся правильным, когда бюджет важнее десятых градуса. Для сравнения: у барометра BMP280, соседа по шине, температурный паспорт вообще ±1 °C — там температура побочная, для компенсации давления, о чём я писал в уроке про BMP280. Свежее поколение Sensirion — SHT40: тот же класс по градусам, ±1,8 %RH по влажности, дешевле и в корпусе поменьше, библиотека та же с точностью до имени.

Ещё два довода не про точность. Первый — протокол: SHT31 говорит по I2C и отдаёт готовую пару за 15 мс, когда DHT22 требует собственный однопроводной формат, блокирует скетч на 4-5 мс при каждом чтении и не даёт опрашивать себя чаще раза в две секунды. Пятнадцать миллисекунд на весь цикл — это две транзакции по шине, пара сотен байтов в секунду, соседи даже не заметят. На шине SHT31 живёт рядом с экраном и часами без единого лишнего провода. Второй довод — рынок: DHT22 — самая подделываемая деталь стартовых наборов, клоны с точностью «как повезёт» продают под видом оригинала; как отличить подделку DHT22 — отдельная тема, а у SHT31 честность на прилавках пока держится лучше.

Последняя практическая деталь — первые секунды жизни сенсора. После подачи питания SHT31 готов не сразу: первому чтению дайте секунду-другую, иначе получите либо нули, либо число с прошлого включения. В скетче я ставлю первый замер через delay(2000) после begin и дальше живу по миллис-расписанию. И не требуйте от сенсора мгновенной реакции на дуновение: скорость отзыва на влажность у любого ёмкостного чипа — секунды, а не миллисекунды, поэтому опрос чаще раза в секунду даёт те же цифры, что раз в две.