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6.2 DHT11を使用した温度と湿度の測定

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico 2 を使用して DHT11温度・湿度センサー を扱う方法を学びます。 DHT11は、周囲の温度と湿度を測定できる低コストのデジタルセンサーで、キャリブレーション済みのデジタル出力を提供します。

必要なもの

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントを使用します。

すべての部品が揃った便利なキットはこちら：

名称	キット内容	リンク
Newton Lab Kit	450点以上	Newton Lab Kit

個別に購入する場合は、以下のリンクを利用してください。

SN	コンポーネント	数量	リンク
1	Raspberry Pi Pico 2	1	購入
2	Micro USBケーブル	1
3	ブレッドボード	1	購入
4	ジャンパーワイヤー	数本	購入
5	DHT11 温湿度センサー	1	購入

DHT11センサーの概要

DHT11は、静電容量式湿度センサーと サーミスタ を使用して周囲の温度と湿度を測定します。データピンからデジタル信号を出力し、比較的簡単に扱えますが、データを正しく取得するには適切なタイミングが必要です。

温度範囲: 0–50°C (±2°Cの精度)
湿度範囲: 20–80% RH (±5%の精度)
サンプリングレート: 1Hz (1秒ごとに測定)

回路図

sch_dht11

配線図

wiring_dht11

コードの記述

MicroPythonを使用して、DHT11から温度と湿度の値を取得するプログラムを作成します。

注釈

newton-lab-kit/micropython 内の 6.2_temperature_humidity.py を開くか、コードをThonnyにコピーし、「Run」をクリックするか、F5キーを押してください。
インタプリタが正しく設定されていることを確認してください: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx。
このコードでは dht.py ライブラリを使用します。Picoにアップロードされているか確認し、詳細な手順については Picoにライブラリをアップロードを参照してください。

from machine import Pin
import utime
import dht

# DHT11センサーを初期化
sensor = dht.DHT11(Pin(16))

while True:
   try:
      # 測定を実行
      sensor.measure()
      # 値を取得
      temperature = sensor.temperature()  # 摂氏温度
      humidity = sensor.humidity()        # 湿度 (%)
      # 測定結果を出力
      print("Temperature: {}°C   Humidity: {}%".format(temperature, humidity))
   except OSError as e:
      print("Failed to read sensor.")
   # 次の測定まで待機
   utime.sleep(2)

コードを実行すると、温度と湿度の測定値がThonnyのシェルに表示されます。

Temperature: 29.3°C   Humidity: 60.0%
Temperature: 29.2°C   Humidity: 60.0%
Temperature: 29.2°C   Humidity: 60.0%
Temperature: 29.1°C   Humidity: 60.0%
Temperature: 29.2°C   Humidity: 60.0%
Temperature: 29.3°C   Humidity: 60.0%

Understanding the Code

モジュールのインポート:
- machine.Pin: GPIOピンの制御
- utime: 時間関連の関数を提供
- dht: DHTセンサーを扱うためのライブラリ

センサーの初期化:

sensor = dht.DHT11(Pin(16))
# GP16に接続されたDHT11センサーのインスタンスを作成

メインループ:

sensor.measure(): センサーをトリガーし、測定を実行
sensor.temperature: 摂氏温度を取得
sensor.humidity: 湿度を取得
Exception Handling: 読み取りエラーをキャッチし、エラーメッセージを表示
utime.sleep(2): 2秒ごとに測定を繰り返す

while True:
   try:
      sensor.measure()
      temperature = sensor.temperature
      humidity = sensor.humidity
      print("Temperature: {}°C   Humidity: {}%".format(temperature, humidity))
   except OSError as e:
      print("Failed to read sensor.")
   utime.sleep(2)

Experimenting Further

温度を華氏に変換:

temperature_f = temperature * 9 / 5 + 32
print("Temperature: {}°F   Humidity: {}%".format(temperature_f, humidity))

LCDディスプレイに測定結果を表示:

PCを使わずに温度と湿度を表示できるようにLCDを追加。
アラート機能の追加:

設定した温度や湿度を超えた際にLEDを点灯させたり、ブザーを鳴らす機能を追加。

Troubleshooting Tips

測定値が不正確な場合:
- センサーの接続を確認
- 配線が緩んでいないかチェック
センサーの読み取りに失敗する場合:

タイミングの問題で発生することがありますが、コード内でtry-exceptを使用してエラーハンドリングを実装済み。
プルアップ抵抗の確認:

一部のDHTセンサーでは、VCCとデータピンの間に 4.7KΩ〜10KΩ のプルアップ抵抗が必要な場合があります。

Conclusion

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico 2 を使用して DHT11温度・湿度センサーからデータを取得する方法を学びました。温湿度の測定は、気象観測、ホームオートメーション、環境モニタリングなど、多くのプロジェクトで活用できます。

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