レッスン 35-1: HTU21D 温度センサーの使用

このチュートリアルはの一部です: デジタル相対湿度・温度センサー HTU21D

デジタル相対湿度・温度センサー HTU21D に関する動画。他の動画へのリンクはこの記事の下にあります。

レッスン 35-1: HTU21D 温度センサーの使用

このチュートリアルでは、HTU21D温湿度センサーをArduinoと一緒に使用する方法を探ります。HTU21DはI2Cで通信するコンパクトなセンサーであり、マイクロコントローラーとのインターフェースが簡単です。レッスンの終わりまでに、温度と湿度の値を読み取り、それをArduinoのシリアルモニターに表示できるようになります。

このプロジェクトでは、HTU21Dセンサー専用に設計されたAdafruitライブラリを利用します。このライブラリはセンサーデータを読み取るプロセスを簡素化し、センサーを私たちのプロジェクトに統合することに集中できるようにします。センサーの温度測定値は摂氏、華氏、ケルビンで表示されることを期待でき、また相対湿度のパーセンテージも表示されます（動画の03:15に）。

ハードウェアの解説

このプロジェクトの主なコンポーネントは、HTU21D温度湿度センサーです。このセンサーは、1.5ボルトから3.6ボルトの供給電圧で動作し、非常に少ない電力を消費するため、バッテリー駆動のデバイスに最適です。I2Cプロトコルを使用してArduinoと通信し、データ用のSDAとクロック用のSCLという2本のデータラインのみを必要とします。

センサーに電力を供給するために、使用している特定のモジュールに応じて、3.3Vまたは5Vの電源に接続します。Adafruitバージョンは電圧レギュレーターを含んでおり、両方の電圧レベルでシームレスに動作します。この柔軟性により、さまざまなアプリケーションに適した選択肢となります。

データシートの詳細

製造業者	TE コネクティビティ
部品番号	HTU21D-F
ロジック/IO電圧	1.5 - 3.6 V
供給電圧	3.3 V (典型値)
現在の消費量（アイドル）	0.02 µA
現在の消費（測定）	450 µA（典型値）
温度範囲	-40から+125 °C
湿度解像度	0.04 %
パッケージ	6ピンDFN

センサーが損傷しないように適切な電圧レベルを維持してください。
モジュールに含まれていない場合は、I2Cラインにプルアップ抵抗を使用してください。
I2C通信の干渉を最小限に抑えるために、配線は短くしてください。
高温環境で使用する場合は、ヒートシンクを考慮してください。
センサーの向きを確認して、正しいピン接続を確保してください。

配線指示

Arduino wiring for HTU21DF light intesity sensor

HTU21DセンサーをArduinoに配線するには、まずセンサーのVCCピンをArduinoの3.3V電源ピンに接続します。次に、センサーのGNDピンをArduinoの接地（GND）ピンに接続します。それから、センサーのSDAピンをArduinoのアナログピンA4に接続します。このピンはI2Cデータラインとして機能します。最後に、センサーのSCLピンをアナログピンA5に接続します。このピンはI2Cクロックラインとして動作します。接続が確実であることを確認し、不安定な読み取りを避けてください。

明確にするために、別のボードを使用している場合は、SDAおよびSCLの正しいピンを特定してください。これらは異なる場合があります。この配線構成により、ArduinoがHTU21Dセンサーと効果的に通信できるようになります（動画の05:00にて）。

コード例とウォークスルー

以下は、シリアル通信を初期化し、センサーが見つかったかどうかを確認するセットアップ関数の抜粋です。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  if (!htu.begin()) {
    Serial.println("Couldn't find sensor!");
    while (1);
  }
}

このコードは9600ボーのボーレートでシリアル通信を開始し、HTU21Dセンサーの初期化を試みます。センサーが検出されない場合、エラーメッセージを表示し、さらに実行を停止します。

プログラムのメインループは、温度と湿度の値を継続的に読み取ります。

void loop() {
    Serial.print(getHTU('C'));
    Serial.println("C");
    Serial.print("Humidity:");
    Serial.print(getHTU('H'));
    Serial.println("%");
    delay(1000);
}

このループでは、関数を呼び出します。getHTU'C'を使って摂氏温度を取得し、'H'を使って湿度を取得します。結果は毎秒シリアルモニターに出力されます。これにより、センサーの読み取り値をリアルタイムで観察できます。

さらに、私たちは機能を持っていますgetHTU文字入力に基づいて温度または湿度を返す。

float getHTU(char type) {
    float temp = htu.readTemperature();
    float rel_hum = htu.readHumidity();
    return (type == 'H') ? rel_hum : temp;
}

この機能はセンサーから温度と湿度を読み取り、指定されたタイプに基づいて適切な値を返します。このモジュラーアプローチは、コードをクリーンで保守しやすく保ちます。