DHT22 на улице: датчик зимой, защита от непогоды и монтаж

Почему уличная зима выносит не всякий датчик

Кажется, что главное на улице — мороз, и для него достаточно широкого диапазона. Реальных убийц три, и мороз в них не самый быстрый. Первый — роса: ночью относительная влажность доходит до ста процентов, влага оседает на самой холодной поверхности, и открытым сенсором оказывается сам DHT. Второй — переход через ноль: осевшая за ночь капля утром замерзает, и ёмкостный элемент в ледяной корке занижает показания, пока оттепель не снимет корку. Третий — солнце: тёмный корпус на прямом свете уходит на пять-десять градусов выше воздуха, и датчик честно пишет ерунду. Отсюда и таблица выбора: широкий диапазон без защиты от влаги улицу не выигрывает.

Расшифровка короткая. DHT11 — комнатный датчик: его 0…+50 °C на улице заканчиваются в первый мороз, зато за сотню-полторы рублей в квартире он незаменим. DS18B20 влажность не меряет вовсе, зато зонд в металлической гильзе выводится кабелем на десять-тридцать метров и не боится ни дождя, ни сугроба. BME280 добавляет к температуре и влажности атмосферное давление — по тренду давления самодельная метеостанция угадывает циклон раньше окна, но модуль требует 3,3-вольтовой логики и стоит как три DHT22. Мой выбор для стены дома — DHT22 в кожухе: уличная влажность нужна для точки росы и решения о проветривании, а точности ±0,5 °C хватает с запасом. Противостояние двух DHT по цифрам разобрано в уроке про выбор DHT11 против DHT22.

Схема: подтяжка и длина провода на улице

Базовая схема на три провода не меняется: VCC к пяти вольтам, DATA к любому цифровому пину, GND к земле, между DATA и питанием подтяжка 4,7-10 кОм. Уличная поправка — в размещении резистора: если кабель длиннее двух метров, подтяжка ставится вплотную к датчику, у конца линии, а не у платы. На трёх метрах витой пары со штатной подтяжкой модуля у меня чтения сыпались через раз; перенос резистора к сенсору вернул связь в тот же вечер. За пятью метрами добавьте конденсатор 100 нФ от питания к земле у датчика, а темп держите раз в две секунды: потолок 0,5 Гц прописан в паспорте, и его механика разобрана в уроке про интервал опроса.

#include <DHT.h>
 
DHT dht(2, DHT22);               // за окном: витая пара 3 м, подтяжка 5,1 кОм у сенсора
 
float tMin = 100.0, tMax = -100.0;
unsigned long lastPoll = 0;
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}
 
void loop() {
  if (millis() - lastPoll < 2000) return;   // 0,5 Гц — паспортный потолок
  lastPoll = millis();
 
  float t = dht.readTemperature();
  float h = dht.readHumidity();
 
  bool tReal = (t > -40.0) && (t < 80.0);   // nan провалит обе проверки сам
  bool hReal = (h >= 0.0) && (h <= 100.0);
  if (!tReal || !hReal) {
    Serial.println("vyhod za granicu fiziki, propusk");
    return;
  }
 
  if (t < tMin) tMin = t;
  if (t > tMax) tMax = t;
 
  Serial.print("t=");
  Serial.print(t, 1);
  Serial.print(" h=");
  Serial.print(h, 0);
  Serial.print(" %  min=");
  Serial.print(tMin, 1);
  Serial.print(" max=");
  Serial.println(tMax, 1);
}

Сравнение с границами диапазона тут не украшение: nan, который приходит от сорвавшейся линии, проваливает обе проверки сам — nan не больше даже собственной границы, так что мусор отсекается без isnan(). Рекорды суток живут в памяти до первой перезагрузки, и этого хватает, чтобы за неделю понять, куда смотрит ваш фасад: на север с его ровным минусом или на юг с провалами на солнце. Сезонные минимумы и максимумы с записью в EEPROM — тема отдельного проекта; здесь цель одна — не кормить логику мусором.

Кожух и место: пять решений монтажа

Рабочий кожух собирается за вечер: белый пластиковый стакан вверх дном, стенки в перфорации, снизу свободный продув сантиметра на полтора. Дырки снизу не декоративны — тёплый влажный воздух поднимается, и конденсат уходит из корпуса, а не капает на сенсор. Белый цвет — вторая половина дела: он отражает излучение, от которого тёмная коробка уходит на пять-десять градусов выше воздуха. Конструкцию с проверкой «подышать через трубку» и проводом на длинной линии я разбирал в уроке про датчик за окном, крепление с пайкой и герметиком на вводе — в уроке про установку AM2302. Сводка решений — в таблице ниже.

Решения из таблицы не конкурируют, а складываются: козырёк без перфорации ловит солнце, северная стена без кожуха всё равно ночует под росой, а кожух в сугробе меряет снег. Мой итоговый узел — кожух на северной стене на высоте груди, ввод кабеля с петлёй, крепление через резиновую прокладку, чтобы вибрация рамы не дорезала пайку. Если выбор места неочевиден, соберите два кожуха и повесьте рядом на неделю: расхождение в пару градусов между удачным и неудачным местом видно уже к третьему дню.

Мороз, иней и точка росы

// Точка росы по Магнусу: улица -2 °C при RH 96 % — воздух суше, чем кажется
#include <DHT.h>
 
DHT dht(2, DHT22);
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}
 
void loop() {
  delay(2000);                       // 0,5 Гц — паспортный потолок DHT
  float t = dht.readTemperature();
  float h = dht.readHumidity();
  if (!(t > -40.0 && t < 80.0) || !(h >= 0.0 && h <= 100.0)) return;
 
  float alpha = (17.27 * t) / (237.7 + t) + log(h / 100.0);
  float dew = (237.7 * alpha) / (17.27 - alpha);
 
  Serial.print("t=");
  Serial.print(t, 1);
  Serial.print(" rh=");
  Serial.print(h, 0);
  Serial.print(" % rosa=");
  Serial.println(dew, 1);
}

Проверка на живых числах: улица минус два при влажности 96 % даёт точку росы минус два-три — ниже неё в этом воздухе влага уже не выпадет, хотя сама цифра влажности пугает. Мороз при этом DHT22 не страшен: паспортует минус сорок, и после ночи в минус тридцать цифры обновляются ленивее, но остаются честными. Опасен переход через ноль — осевшая за влажную ночь капля утром застывает коркой на ёмкостном элементе, и показания плывут до оттепели. Странные числа после ледяной ночи сверяйте вторым сенсором, а стабильно молчащий датчик разбирайте по чек-листу диагностики nan. Формула Магнуса с коэффициентами и таблицей примеров — в уроке про точку росы.

Чек-лист перед первой зимой

• датчик для улицы — DHT22: DHT11 с диапазоном 0…+50 °C первый мороз встречает nan и после оттепели не оживает
• кожух дышит: перфорация, продув снизу, белый цвет; герметик — только на ввод кабеля, не рядом с сенсором
• провод длиннее двух метров — подтяжка 5-10 кОм вплотную к датчику; дальше пяти метров — плюс 100 нФ у сенсора
• опрос раз в две секунды, значения вне −40…+80 °C и 0-100 % игнорируются, рекорды и срывы чтений считаются с осени

Частые вопросы