湿度センサー(HDC1000/AM2302)を動作させて見ます

湿度を測るセンサーのHDC1000とAM2302(DHT22)を接続して動作させて見たいと思います。
このセンサーは何れも温度と湿度の両方を測る事が出来ます。

HDC1000

　HDC1000です、秋月電子の~~こちら~~で購入しています。
　電源は2.7V～5.5Vで、I2C接続のモジュールです。
　このモジュールは、SDA/SCL/RDY端子に10KΩのプルアップ
　抵抗付きとなります。

　RDY(DRDYn)ピン
　データの変換が終了するとLOWを出力する信号ピンです。

　I2Cアドレス
　HDC1000自体は4種類のアドレスが選択できますが、
　このモジュールは1種類固定(0b1000000x)となります。

※ HDC1000ですが、”新規設計に用いることは推奨しません”らしく代替えがHDC2010らしい、
　秋月電子通商でも取り扱いを止めたみたいでSHT31使用のこちらを販売しているが操作方法は異なる。
　 Arduinoでの記事は現状割愛します。（＞人＜）
　こちらspicemanさんの"Arduino-温度･湿度センサ｢SHT31｣の使い方"HPを参考にしましょう。
　ライブラリを使いたい人は、GitHubに在る"Seeed-Studio/Grove_SHT31_Temp_Humi_Sensor"を
　利用すれば良いでしょう。
　尚、PIC16F18326での記事ですがこちらを参考にしてください。　*1)

AM2302

　AM2302です、これも秋月電子のこちらで購入しています。
　また、スイッチサイエンスのこちら(GROVE)も同じ物です。
　(DHT22と呼ばれている物もAM2302と同じ物です)

　電源は3.3V～5.5Vで、独自の1wire通信方式です。
　SDAピンで通信し、プルアップ抵抗は必要です。
　尚、NCピンは使用しません。

　データシートは、HDC1000とAM2302とも秋月電子の販売サイト
　からダウンロードすれば良いでしょう。

《配線図》

　左図がHDC1000とAM2302の実態配線図です。

　電源は5Vで動作させていますが、3.3Vでも
　OKです。

　AM2302のプルアップ抵抗はデータシートでは
　センサーの信号線が30mまで5.1KΩ、
　30mより短い場合は実際の状況に応じて抵抗値を
　選べって書いて有るがぁ．．．
　10KΩ程でしょうか？(図では4.7KΩですがぁ．．．)
　因みに、3.3Vなら1m以下の長さらしい。

　ArduinoUnoならI2C端子はSCL(アナログ5番ピン)・
　SDA(アナログ4番ピン)でも接続できます。

両センサーから１秒毎に温度と湿度を読出して、
Arduinoのシリアルモニターに表示を行いました。

HDC1000はWireライブラリで読書きを行っています

AM2302はこちら"seeed studio"のページに有る
ライブラリ(Humidity Temperature Sensor pro.zip)を
利用しました。

《ＡＭ２３０２のライブラリ》

① "seeed studio"のページを開き、
　　一番下に有る｢Resources｣の項の[Humidity Temperature Sensor pro.zip]をダウンロードします。
　　私はファイル名が長いので[DHT.zip：DHTライブラリ]と変更しました、以下この名前で記述します。

② 次に、ここのページの登録方法1を参照してインストールしましょう。

③ ｢ファイル｣→｢スケッチの例｣→｢DHT｣→[DHTtester]を順番にクリックします。

④ 上記配線図ではAM2302の接続ピンがデジタル8番ピンなので、"DHTtester"ファイルの
　　"#define DHTPIN 2"を"8"と変更します。

⑤ コンパイルと書込みを行い、シリアルモニターを起動させればデータが表示されます。

DHTライブラリの使い方を説明

DHT
　AM2302(DHT22)用関数ライブラリを使用する為に必要な宣言(初期化)を行います。
　DHT dht(pin, type, count) ;
　　pin ：センサーを接続しているピンの番号
　　type ：使用しているセンサーの種類(DHT11,DHT22,DHT21,AM2301)
　　count ：デフォルト数は６、指定せず
　"dht"の名前は任意に変更可能です。

　例）

　#define DHTPIN  8       // what pin we're connected to
　#define DHTTYPE DHT22   // DHT22  (AM2302)

　DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE) ;

dht.begin( )
　使用するピン等の初期化を行います。

ans = dht.readTemperature(s)
　センサーから温度値を読み出します。
　　s ：true = 華氏　false = 摂氏(デフォルト)
　　ans：温度値を返す(浮動小数点)　読込み失敗なら"NAN"を返す

ans = dht.readHumidity( )
　センサーから湿度値を読み出します。
　　ans：湿度値を返す(浮動小数点)　読込み失敗なら"NAN"を返す

※ readTemperature( )/readHumidity( )関数は、関数内で前回読出しから２秒過ぎたらセンサー値を
　　読出す様になっています、って事は２秒以内にコールしても戻される値は前回の値と同じ物です。

※ readHumidity( )関数のみコールしても実際は温度値も読み出されています、逆もまた然りです。
　　尚、読出しタイムは300ms程(この間は割り込み禁止です)かかります。

※ 読出し失敗で"NAN"値を返すので、isnan( )関数で数値かどうかを調べて下さい。

《ＨＤＣ１０００のライブラリ》

↓ここからArduino用サンプルスケッチファイルをダウンロードして下さい。
HDC.zip

解凍すると下の様に展開されます。

[HDC]───┬─[examples]────[HDCtester]---　HDCtester.ino
　　　　　 ├　HDC.cpp
　　　　　 ├　HDC.h
　　　　　 └　keywords.txt

ライブラリの登録方法は、ここのページの登録方法1を参照してインストールしましょう。

HDCtester.ino　・・・・・本体のサンプルスケッチ
HDC.cpp　・・・・・・・・・・湿度センサ(HDC1000)用関数ライブラリソース
HDC.h　・・・・・・・・・・・・ヘッダファイル
keywords.txt　・・・・・・・キーワードファイル

ＨＤＣｔｅｓｔｅｒ．ｉｎｏ

HDCtester.inoを開くには、
ＩＤＥを起動して、メニューバーの｢ファイル｣→｢スケッチの例｣→｢HDC｣→[HDCtester]
をクリック操作すればファイルが開かれます。

次に、ＩＤＥツールバーの｢Upload｣ボタンをクリックしてコンパイルとarduinoボードに書込みを行います。
シリアルモニターを起動させれば３秒後に湿度と温度データが１秒毎に表示されるでしょう。
エラーが表示された場合は、接続を確かめましょう。

ＨＤＣ．ｈ

湿度センサ(HDC1000)用関数のインクルードファイルです。
関数ライブラリを利用する場合は、メニューバーの｢スケッチ｣→｢ライブラリを使用｣→｢HDC｣を
クリック操作すれば、"#include <HDC.h>"がスケッチに追加されます。
まぁ、手動でキー入力しても良いんですけどね。

ＨＤＣ．ｃｐｐ

まず利用する場合は下記２行をスケッチの最初に記述します。
#include <Wire.h>
#include <HDC.h>

setup( )関数内で下の様にＩ２Ｃを使用する為の初期化処理を記述します。("HDCtester.ino"を参照)
Wire.begin() ;　　　// マスターとする

※ デバイスのI2C通信速度は最大400KHzまでの様ですがArduinoは100KHzで初期化されます。

湿度センサ(HDC1000)用関数の使い方を説明します。

HDC
　湿度センサ(HDC1000)用関数ライブラリを使用する為に必要な宣言(初期化)を行います。
　HDC　hdc(id,address) ;
　　id ：デバイスの識別IDを指定します(HDC1000_ID=0x1000)
　　address ：デバイス(スレーブ)のI2Cアドレスを指定します(HDC1000_ADRS=0x40)
　"hdc"の名前は任意に変更可能です。

　例）

　#define HDC1000_ADRS     0x40      // HDC1000のI2Cアドレス

　HDC hdc(HDC1000_ID, HDC1000_ADRS) ;// HDC1000ライブラリを生成する

　アドレスは７ビットで表します、左図の１～７ビットです。
　０ビット目はR/Wでこれはデバイスに対する読書き指示ビットです。
　R/W=0 ：書き込み要求です(デバイスは受信モード)
　R/W=1 ：読み込み要求です(デバイスは送信モード)

　HDC1000自体は4種類のアドレスが選択できますが、
　このモジュールは1種類固定("1000000":40H)("1000000"+R/W)となりますので
　R/W=0書き込みなら"1000000"+"0"で0x80、R/W=1読み込みなら"1000000"+"1"で0x81となりますが
　ここでは７ビットで指定なので
　#define　SENSOR_ADRS　　0x40　　// デバイスのI2Cアドレス
　となっています。

ans = hdc.Init( )
　デバイスの初期値設定を行う処理です。
　デバイスの動作を確かめる為にデバイスIDのチェックを行い、エラーならans=6を返します。
　コンフィギュレーションレジスタの設定は、温度・湿度とも14ビットデータで、温度・湿度の読込みは
　個別に取り込むでの設定です。尚、エラー時はレジスタの設定は行っていません。
　また、設定データの内容を変更する場合は、"HDC.h"のCONFIG_DT_Hを書き換え変更して下さい。

　　ans ：戻り値 0=正常終了、それ以外はI2C通信エラーです
　　　　　　　　　　　 1=送ろうとしたデータが送信バッファのサイズを超えた(32バイトMAX)
　　　　　　　　　　　 2=スレーブ・アドレスを送信し、NACKを受信した
　　　　　　　　　　　 3=データ・バイトを送信し、NACKを受信した
　　　　　　　　　　　 4=その他のエラー
　　　　　　　　　　　 5=データ受信エラー
　　　　　　　　　　　 6=デバイスのIDチェックエラー

ans = hdc.Read( )
　湿度･温度を読込む処理です。
　読み込まれた湿度(％)はHumi変数に、温度値(℃)はTemp変数に其々格納されます。
　尚、Humi/Temp変数はfloat変数で宣言されています。
　また、この処理は約15ms程時間が掛かります。
　　ans ：戻り値、0=正常終了　それ以外 hdc.Init( )のans値を参照

　※ 15msの処理が待てない場合は、
　　　コンフィギュレーションレジスタの設定"MODE"を温度・湿度の読込みは一度に取込むとして
　　　"DRDYn"ピンのデータ変換終了信号を割込みで利用すれば良いでしょう。

《HDC1000とAM2302の合体スケッチ》

Arduino IDE に下記のスケッチプログラムをコピーペーストして貼り付けて下さい。

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#include <Wire.h>
#include "DHT.h"
#include "HDC.h"

#define DHTPIN           8         // AM2302接続ピン
#define DHTTYPE          DHT22     // DHT 22  (AM2302)

#define HDC1000_ADRS     0x40      // HDC1000のI2Cアドレス

HDC hdc(HDC1000_ID, HDC1000_ADRS) ;
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE) ;

void setup()
{
     int ans ;

     // シリアルモニターの設定
     Serial.begin(9600) ;
     // Ｉ２Ｃの初期化
     Wire.begin() ;                // マスターとする
     delay(3000) ;                 // 3Sしたら開始
     // HDC1000の初期化
     ans = hdc.Init() ;
     if (ans != 0) {
          Serial.print("HDC Initialization abnormal ans=") ;
          Serial.println(ans) ;
     } else Serial.println("HDC Initialization normal !!") ;
     // AM2302の初期化
     dht.begin() ;
}
void loop()
{
     float h, t ;
     int ans ;

     // HDC1000から湿度と温度を読み取る
     ans = hdc.Read() ;
     if (ans == 0) {
          Serial.print("HDC1000: ") ;
          Serial.print(Humi) ;
          Serial.print("%  ") ;
          Serial.print(Temp) ;
          Serial.println("'C") ;
     } else {
          Serial.print("Failed to read from HDC ans=") ;
          Serial.println(ans) ;
     }
     // AM2302から湿度と温度を読み取る
     h = dht.readHumidity() ;
     t = dht.readTemperature() ;
     if (isnan(t) || isnan(h)) {
          Serial.println("Failed to read from DHT");
     } else {
          Serial.print("AM2302 : "); 
          Serial.print(h);
          Serial.print("% ");
          Serial.print(t);
          Serial.println("'C");
     }

     delay(1000) ;                      // １秒後に繰り返す
}
---------------------------------------------------------------------

　上記スケッチのシリアル表示画面の表示内容です。

　温度は大して変わらない様です。
　湿度はHDC1000の方が4％程高いようですね。

　もちろんこれは家の中での結果です、
　因みにこの時の気象台発表数値は、
　湿度42％で温度21.4℃でした。
　まあ、何方が正確かは不明ですがね。

　尚、データ長はHDC1000が14bitで、
　AM2302が16bitとなっています。

《その他》

AM2302センサーはデータの読出しに約300ms程かかるので、それが嫌な人はHDC1000は約15ms
なのでこちらの方が良いでしょう、更に安いしぃ。

記事一部追記(*1) 2020/01/30