Olá, leitores!
Eu irei apresentar esse tutorial super legal para vocês, ele esclarecerá as principais diferenças entre três modelos de sensores de temperatura e umidade: AHT10, DHT11 e DHT22, além de demonstrar em testes o funcionamento de cada um deles e as comparações de precisão. Vamos entender como cada um dos modelos funciona e tirar todas as principais dúvidas para a escolha do melhor tipo para o seu projeto. Preparados?
O nosso tutorial será dividido nos seguintes tópicos, se você quiser ir para algum deles, basta clicar ;)
O que é um Sensor de Temperatura e Umidade?
Onde utilizar o Sensor de Temperatura e Umidade?
Modelos de Sensor de Temperatura e Umidade
Teste Sensor de Temperatura e Umidade
Qual é o melhor Sensor de Temperatura e Umidade?
O que é um Sensor de Temperatura e Umidade?
Para início vamos entender o que é um sensor de temperatura. O sensor de temperatura é um dispositivo que realiza medições térmicas de um meio, seja aquoso (no caso do tipo sonda), ou da temperatura do ar.
Os sensores percebem variações de temperatura e realizam a conversão do sinal para analógico, tornando possível a análise dos dados em nosso monitor serial ou em um display. Com a análise desses dados podemos tirar conclusões sobre o funcionamento de um sistema ou então podemos desenvolver projetos automatizados em conjunto com uma placa microcontroladora, é possível, por exemplo, definir que quando for lida a temperatura de 30°C, uma ventoinha será ligada para resfriamento de um projeto. Em conjunto com o sensor de umidade as possibilidades podem ser ainda mais amplas, tornando possível a criação de uma estufa automatizada ou de uma estação meteorológica.
O sensor de temperatura pode realizar a medição com a leitura da resistência elétrica, do campo eletromagnético ou da radiação térmica, isso irá determinar o tipo de sensor que estamos trabalhando, podendo este ser: Termopar, Detector de Temperatura e Resistência, Termistor, Interruptor Bimetálicos e Infravermelho. Explicaremos a diferença entre modelos no tópico Modelos de Sensor de Temperatura.
Onde utilizar o Sensor de Temperatura e Umidade?
O sensor de temperatura e umidade pode ser utilizado em muitos projetos para realizar as medições, por conseguinte o controle, sendo em termômetros, barômetros, psicrômetros, estações meteorológicas, controle de irrigação, controle de umidade e temperatura, frigoríficos, entre outros. Caso você tenha alguma ideia de projeto com esses sensores e queira compartilhar conosco, deixe nos comentários.
Modelos de Sensor de Temperatura
Existem diversos modelos de sensores de temperatura, alguns apresentando maior precisão do que outros, com diferentes valores e diferentes propriedades físicas, mas podemos resumi-los nos tipos apresentados a seguir.
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Sensor de Temperatura de Resistência (RTD)
O sensor desse modelo realiza as medições de temperatura através da variação proporcional da resistência. Para a produção desse sensor comumente é utilizada a platina, em razão da sua variação quase linear, apresentando precisão e curto tempo de resposta. No entanto, o sensor pode ser produzido com outros metais como cobre ou níquel, devendo-se atentar a oxidação desses materiais. Os componentes do modelo RTD são resistências metálicas, protegidas com isolador e envoltas em estrutura metálica. As vantagens desse sensor são: A facilidade de calibração, a leitura precisa e a saída estável, em contrapartida, esse sensor opera em faixa de temperatura menor. Esse modelo é estruturalmente do tipo sonda.
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Termopar
O modelo termopar é constituído de um par de fios metálicos unidos, cada fio conta com uma propriedade física, isso faz com que seja gerada uma variação de tensão termoelétrica nas extremidades, condizendo com a variação de temperatura. O sensor desse tipo é preciso e sensível às mudanças, respondendo rapidamente às variações. A calibração do termopar pode ser feita utilizando algo com temperatura conhecida, então uma das extremidades do metal deve ser colocada em contato com essa temperatura, e outra na temperatura que deve ser identificada.
O sensor termopar em si, é divido em modelos de acordo com o material com que são produzidos, podendo ser do tipo E (Chromel e Constatam), tipo J (Ferro e Constatam), tipo K ( Chromel e Alumel), tipo T ( Cobre e Constatam).
As principais vantagens do modelo termopar são a alta precisão e a ampla faixa de medição de temperatura. Em contrapartida, a desvantagem é a necessidade de duas temperaturas para realizar a medição que é feita de forma comparativa, além disso, o material está sujeito à corrosão se exposto à umidade durante um longo período.
Sensor de Temperatura Termopar- Tipo K
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Termistor
O termistor é semelhante ao RTD em funcionamento, tendo como diferença o material com que o sensor é produzido, é um sensor constituído com um semicondutor com resistência proporcional a temperatura. Há dois modelos de sensor termistor, o do tipo NTC, no qual a resistência é inversamente proporcional à temperatura, e o tipo PTC, em que a resistência é diretamente proporcional à temperatura. As vantagens do uso desse sensor são o alto grau de estabilidade, o tamanho reduzido e a precisão, além de serem duradouros. No entanto, o sensor não é adequado para uso em temperaturas extremas, além de não ser plenamente linear.
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Interruptor Bimetálico
O interruptor bimetálico é constituído de uma mola bimetálica produzida com dois tipos de metais unidos. Essa mola normalmente é produzida em cobre, latão ou aço, sendo que é relevante que um tenha baixa sensibilidade ao calor e que o outro tenha alta sensibilidade, dessa forma, sempre que a ligação entre metais é aquecida, os metais sofrerão distorções diferentes com base na taxa de expansão térmica. Com a distorção dos metais, a ligação bimetálica é distorcida, podendo abrir um circuito e interrompê-lo como forma de segurança.
O interruptor bimetálico apresenta a vantagem do baixo preço, a facilidade de instalação e a ampla faixa de medição de temperatura. Como desvantagem, não há a possibilidade de recalibração e a falta de precisão.
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Sensor de Temperatura por Infravermelho
O sensor de Temperatura do tipo infravermelho é utilizado em muitas aplicações de medição de temperatura, o seu funcionamento é baseado na conversão da luz recebida em sinal elétrico, que por sua vez corresponde a uma temperatura. Esse sensor não realiza contato direto com o objeto medido, o mesmo age através da absorção da radiação infravermelha emitida pelo objeto aquecido. A maior vantagem desse modelo é a possibilidade de medição sem contato, pois permite a medição em altíssimas temperaturas, e como desvantagem está o alto custo para a aquisição.
Sensor de Temperatura Infravermelho
Agora iremos analisar três sensores de temperatura que integram a medição de umidade, eles são muito utilizados em projetos de eletrônica e podem ser adquiridos no nosso site: www.curtocircuito.com.br
Tipos de Sensores de Temperatura e Umidade
O Sensor do tipo AHT10 é um componente voltado para uso em projetos eletrônicos em conjunto com microcontroladores como o Arduino, o Raspberry Pi, o ESP8266, entre outros.
Esse modelo realiza leituras de temperatura e umidade, as leituras são precisas e apresentam estabilidade, o sensor apresenta pré-calibração de fábrica, respostas rápidas e função de compensação de temperatura, garatindo resultados confiáveis. A sua comunicação é do tipo I2C, ou seja, são utilizados poucos fios e é de fácil instalação.
Esse modelo pode ser alimentado com tensão de 1,8 a 6VDC. As leituras de temperatura são na faixa de -40°C a 85°C e a umidade relativa de 0 a 100% RH, seu tamanho é de 15x10x8mm, ocupando pouco espaço em projetos.
Sensor de Temperatura e Umidade - AHT10
O sensor DHT11 é um sensor de temperatura e umidade, tendo disponível no mercado o modelo sensor e módulo, o módulo simplifica a instalação, pois anula a necessidade de um resistor, já que o mesmo conta com o resistor em formato SMD, além de um Led que indica o estado.
O sensor de temperatura é um termistor do tipo NTC e o de umidade é o HR202 do tipo capacitivo, ambos envoltos em uma carcaça plástica para proteção.
Em seu interior, o sensor conta com um microcontrolador que realiza as medições e transmite o valor em formato digital pelo pino DATA.
A faixa de medição de umidade do ar é de 20% a 90% RH, e a de temperatura é de 0 a 50°C.
Sensor
Sensor de Temperatura e Umidade DHT11
Módulo
Módulo Sensor de Temperatura e Umidade DHT11
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DHT22
O sensor de temperatura e umidade DHT22 ou AM2302 é semelhante ao modelo DHT11, com a presença do termistor NTC e do sensor de umidade assim como a versão anterior, com a diferença de realizar medições em uma faixa maior de temperatura, além disso, apresenta maior precisão em suas leituras, sendo esta uma versão melhorada.
Esse modelo de sensor, também comercializado em módulo, realiza a leitura de temperatura de -40 a 80°C, e de umidade de 0 a 100% RH.
Sensor
Sensor de Temperatura e Umidade DHT22
Módulo
Módulo Sensor de Temperatura DHT22
Teste Sensor de Temperatura
Agora aprenderemos como utilizar os sensores de temperatura e umidade, as bibliotecas necessárias para a utilização de cada um dos sensores, a instalação em conjunto com o Arduino e o programa para realizar as leituras.
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Teste AHT10
Para teste do AHT10, utilizaremos os seguintes materiais:
-Arduino Uno (ou outra placa microcontroladora);
Caso você queira soldar os pinos do sensor, você também precisará de um ferro de solda e de um rolo de fio de estanho, para verificar o procedimento de solda, veja o nosso outro tutorial link tutorial solda, nele você encontrará todas as informações necessárias. Para teste e demonstração do uso, eu não irei soldar os pinos que acompanham o sensor, mas você pode fazer isso se preferir.
A ligação entre a placa e o sensor é demonstrada no esquemático.
Depois de fazer a ligação entre o sensor e a placa, iremos baixar a biblioteca do sensor na IDE do Arduino, para fazer isso precisaremos ir em Sketch> Incluir Biblioteca> Gerenciador de Bibliotecas
E pesquisaremos por: AHT10.
Instale a seguinte biblioteca clicando em Instalar
Depois de instalar a biblioteca, carregue o exemplo conforme mostrado abaixo, vá em Exemplos>Adafruit AHT10> adafruit_aht10_test
Com o exemplo aberto, faça a pré-configuração de modelo de placa e carregue o programa na IDE.
Você deverá selecionar o seu modelo de placa, no meu caso eu estou utilizando o Arduino Uno, então é esse modelo que eu selecionarei.
Em seguida eu selecionarei a porta correspondente a conexão, conecte a sua placa no computador e veja qual porta ficará disponível na sua IDE, selecione-a.
Finalizando essa etapa, carregue o seu programa para a placa microcontroladora.
Vamos abrir o nosso monitor serial para ver a leitura do nosso sensor, para abrir o monitor serial, procure a lupa que está localizada no canto superior direito da IDE do Arduino.
Ao abrir, também será necessário realizar a configuração do Baud rate, que consiste na velocidade de transmissão de bits por segundo. A velocidade deve ser ajustada no canto inferior direito da tela do monitor serial, ajuste para 115200.
As medições podem ser vistas abaixo:
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Teste DHT11
Agora iremos utilizar o sensor DHT11 para as medições de temperatura, para isso precisaremos dos seguintes materiais:
-Arduino Uno (ou outra placa microcontroladora);
E se formos utilizar o modelo sensor, sem o módulo, precisaremos de um resistor de 10KΩ. Sendo que esses são os pinos do sensor:
Para o teste faremos a seguinte montagem para módulo DHT11:
Para teste desse módulo, temos que baixar a biblioteca na IDE do Arduino, para isso repetiremos o procedimento de busca por biblioteca em Sketch>Incluir Biblioteca> Gerenciar Bibliotecas
E procuraremos pela biblioteca "DHT sensor library", essa biblioteca será válida tanto para o DHT11 quanto para o DHT22.
Depois de instalar a biblioteca, vamos carregar o exemplo para teste DHT em Arquivo>Exemplo> DHT Sensor Library>DHTtester
Ao carregar o exemplo, faremos as devidas modificações de acordo com o sensor que estamos utilizando, como estamos usando o DHT11, teremos que modificar as seguintes linhas de comando:
Modifique #define DHTPIN 2 para #define DHTPIN A2, isso definirá o pino Arduino que está conectado ao DATA do sensor.
O programa deverá ficar assim:
Carregue na sua protoboard reaizando as mesmas etapas anteriores, de seleção de placa e porta.
Depois de abrir o seu monitor serial, não esqueça de ajustar o Baud Rate para 9600.
As leituras podem ser vistas abaixo:
E por último iremos testar o DHT22, para isso utilizaremos:
-Protoboard 400 pontos,
-Arduino Uno (ou outra placa microcontroladora);
-Kit jumpers macho-macho;
-Módulo sensor DHT22;
Para uso no formato sensor, precisaremos de um resistor de 10KΩ.
Os pinos do sensor são esses:
E para teste do módulo DHT22 nós faremos a seguinte ligação:
Para teste utilizaremos a mesma biblioteca que utilizamos com o DHT11 (DHT sensor library), se você tiver alguma dúvida verifique acima o procedimento para instalar a biblioteca.
Depois, abriremos o exemplo DHTtester novamente e faremos as configurações para DHT22 ligado ao pino 7 do Arduino.
Realize as pré-configurações de placa e porta, em seguida carregue o programa e defina o Baud Rate para 9600 no monitor serial.
As leituras do DHT22 foram essas:
Qual é o melhor Sensor de Temperatura e Umidade?
Abaixo você poderá ver uma tabela com informações organizadas dos sensores, você pode ver que o AHT10 é o que tem menores dimensões além de melhor precisão, não obstante, o AHT10 é comercializado com preço abaixo dos modelos DHTXX, mostrando-se uma ótima opção, com bom custo benefício, para projetos eletrônicos.
Conclusão
Nesse tutorial vimos como funciona os três principais sensores de temperatura e umidade: DHT11, DHT22 e AHT10, realizamos testes e verificamos os resultados obtidos, finalizando com a análise dos dados de cada um deles e o comparativo. Lembrando que a escolha do melhor sensor fica a critério do projetista, o melhor sensor nem sempre será o mais adequado ao seu projeto, cabendo a você decidir quais dos três mais se encaixa em seus planos.
Até a próxima :)
