Achtung: Das ist die aktualisierte Version des alten Blogbeitrags zum DHT11 vom August 2014(!). Mittlerweile gibt es bessere Libraries, als dies im alten Beitrag der Fall ist und eine davon wird hier benutzt.

Der DHT11-Sensor ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, um Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu messen. Er eignet sich hervorragend für Einsteigerprojekte, da er leicht zu verwenden ist und keine komplizierte Einrichtung benötigt.

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In diesem Beitrag zeige ich, wie der Sensor funktioniert, wie man ihn an einen Arduino anschließt und wie die gemessenen Werte ausgelesen werden. In der zweiten Hälfte des Videos erweitern wir den Aufbau um einen einfache Ampel aus 2 LEDs, die abhängig von der Temperatur geschaltet werde.

DHT11 und DHT22 Sensor im Vergleich

Der DHT11 ist ein günstiger Sensor mit eher bescheidener Genauigkeit. Er misst Temperaturen im Bereich von 0 bis 50 °C laut Datzenblatt mit einer Genauigkeit von ±2 °C, die Luftfeuchtigkeit im Bereich von 20 bis 80 mit einer Genauigkeit von ±5 %. Das ist ausreichend für viele einfache Projekte und meiner Erfahrung nach ist er im oft benötigten Bereich rund um die Zimmertemperatur ziemlich genau.

Für Anwendungen, bei denen größere Messbereiche oder eine höhere Präzision benötigt werden, ist der DHT22 die bessere Wahl. Dieser Sensor kann Temperaturen von -40 bis +80 °C mit einer Genauigkeit von ±0,5 °C und Luftfeuchtigkeiten von 0 bis 100 % messen. Dadurch eignet er sich für anspruchsvollere Projekte, ist jedoch etwas teurer. Der Programmcode zur Ansteuerung ist fast identisch.

Aufbau und Funktion des DHT11

Im Inneren des DHT11 befinden sich ein Thermistor, also ein temperaturempfindlicher Widerstand, und ein feuchtigkeitsempfindlicher Kondensator. Diese beiden Komponenten messen die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit. Allerdings liefern sie zunächst nur analoge Spannungswerte. Damit der Sensor direkt mit einem Mikrocontroller wie dem Arduino kommunizieren und digitale Werte liefern kann, ist im DHT11 ein Mikrocontroller integriert. Dieser wandelt die analogen Spannungswerte in digitale Daten um und stellt sie über ein einzelnes Datenpin bereit. Die einfache Datenübertragung macht den DHT11 besonders für Einsteigerprojekte geeignet.

Die Pinbelegung des DHT11

Das Gehäuse des DHT11 hat vier Pins, aber nur drei davon werden verwendet: Pin 1 ganz links ist VCC, Pin 4 ganz rechts GND und Pin 2 ist das DATA-Pin. VCC ist der Pluspol für die Versorgungsspannung und nimmt Spannungen von 3 bis 5 V auf. GND ist der Masseanschluss. Pin 3 wird nicht verwendet. Falls du eine Version des Sensors auf einem Breakout-Modul verwendest, kann die Pin-Belegung anders sein. Bitte da auf die Beschriftung oder das Datenblatt achten!

Anschluss des DHT11 an den Arduino

Für den Anschluss benötigst du ein Arduino-Board (z. B. den UNO R3), den DHT11-Sensor und, falls du den nackten Sensor ohne Breakout-Board verwendest, einen Widerstand im Bereich von 5-10kΩ. Dieser Widerstand wird als Pull-up-Widerstand zwischen dem Datenpin und VCC geschaltet, um den Datenpin im Ruhezustand auf einen definierten Pegel (HIGH) zu setzen.

Der Anschluss ist einfach: Pin 1 (VCC) wird mit dem 5V-Pin des Arduino verbunden, Pin 4 (GND) mit GND und Pin 2 (DATA) mit einem digitalen Pin des Arduino, zum Beispiel Digitalpin 2. Das reicht bereits, um die Daten des Sensors auslesen zu können.

Messung und Ausgabe der Werte

Der DHT11 kommuniziert über ein einfaches serielles Protokoll. Dabei werden die Daten über eine Abfolge von HIGH- und LOW-Signalen (5 V bzw. 0 V) übertragen. Für den Datenaustausch mit dem DHT11 (oder DHZ22) gibt es die sehr gute Bibliothek namens „DHT sensor library“ von Adafruit. Diese Bibliothek stellt alle nötigen Funktionen zum Auslesen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit bereit.

Die Bibliothek kann über den Bibliotheksmanager in der Arduino IDE installiert werden (Werkzeuge -> Bibliotheken verwalten). Suche einfach nach „DHT sensor library“ und wähle die Version von Adafruit aus. Zusätzlich wird die „Unified Sensor Library“ von Adafruit benötigt. In neueren Arduino-Versionen erfolgt die Installation automatisch, ansonsten kannst du die Bibliothek ebenfalls manuell hinzufügen.

Der Arduino Sketch (wird im Video genauer erklärt)

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2       // Datenpin des DHT11-Sensors
#define DHTTYPE DHT11  // Sensor-Typ DHT11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // Serielle Kommunikation starten
  dht.begin();         // DHT-Sensor initialisieren
  delay(1000);         // Sensor ist eher langsam, eine Sekunde warten
  Serial.println("DHT11 Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessung gestartet.");
}

void loop() {
  // Temperatur und Luftfeuchtigkeit auslesen
  float temperature = dht.readTemperature();  // Temperatur in Celsius
  float humidity = dht.readHumidity();        // Luftfeuchtigkeit in %

  // Überprüfen, ob der Sensor gültige Daten liefert
  if (isnan(temperature) || isnan(humidity)) {
    Serial.println("Fehler beim Auslesen des Sensors!");
    delay(2000);  // 2 Sekunden warten und erneut versuchen
    return;
  }

  // Temperatur im seriellen Monitor ausgeben
  Serial.print("Temperatur: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" °C");
  // Luftfeuchtigkeit im seriellen Monitor ausgeben
  Serial.print("Luftfeuchtigkeit: ");
  Serial.print(humidity);
  Serial.println(" %");

  Serial.println("-----------------------------");
  delay(2000);  // 2 Sekunden warten, bevor die Werte erneut ausgelesen werden
}

LED-Ampel zur Temperaturanzeige

Für eine visuelle Temperaturüberwachung kann das Projekt um eine Ampel-Anzeige aus zwei LEDs erweitert werden. Dabei zeigt eine grüne LED an, dass die Temperatur im gewünschten Bereich liegt (z. B. unter 30 °C). Eine rote LED signalisiert, wenn der eingestellte Temperaturwert überschritten wird.

Die LEDs werden über Vorwiderstände (z.B. 220Ω) mit dem Arduino verbunden. Die rote LED kommt an Digitalpin 10, die grüne LED an Digitalpin 11. Im Arduino Sketch wird die Temperatur mit dem festgelegten Grenzwert (30 °C) verglichen, und die entsprechende LED wird aktiviert.

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2       // Datenpin des DHT11-Sensors
#define DHTTYPE DHT11  // Sensor-Typ DHT11

#define LED_HOT 10   // Pin für die rote LED bei Temperaturen > 30 Grad
#define LED_OK 11  // Pin für die grüne LED bei Temperaturen <= 30 Grad

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // Serielle Kommunikation starten
  dht.begin();         // DHT-Sensor initialisieren
  delay(1000);         // Sensor ist eher langsam, eine Sekunde warten

  pinMode(LED_HOT, OUTPUT);   // Pin für LED_HOT als Ausgang festlegen
  pinMode(LED_OK, OUTPUT);  // Pin für LED_OK als Ausgang festlegen

  // LEDs ausschalten
  digitalWrite(LED_HOT, LOW);
  digitalWrite(LED_OK, LOW);

  Serial.println("DHT11 Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessung gestartet.");
}

void loop() {
  // Temperatur und Luftfeuchtigkeit auslesen
  float temperature = dht.readTemperature();  // Temperatur in Celsius
  float humidity = dht.readHumidity();        // Luftfeuchtigkeit in %

  // Überprüfen, ob der Sensor gültige Daten liefert
  if (isnan(temperature) || isnan(humidity)) {
    Serial.println("Fehler beim Auslesen des Sensors!");
    delay(2000);  // 2 Sekunden warten und erneut versuchen
    return;
  }

  // Temperatur im seriellen Monitor anzeigen
  Serial.print("Temperatur: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" °C");
  // Luftfeuchtigkeit im seriellen Monitor ausgeben
  Serial.print("Luftfeuchtigkeit: ");
  Serial.print(humidity);
  Serial.println(" %");

  // LEDs steuern basierend auf der Temperatur
  if (temperature > 30.0) {
    digitalWrite(LED_HOT, HIGH);  // LED für hohe Temperatur einschalten
    digitalWrite(LED_OK, LOW);  // LED für normale Temperatur ausschalten
    Serial.println("Temperatur > 30°C: LED_HOT eingeschaltet.");
  } else {
    digitalWrite(LED_HOT, LOW);    // LED für hohe Temperatur ausschalten
    digitalWrite(LED_OK, HIGH);  // LED für normale Temperatur einschalten
    Serial.println("Temperatur <= 30°C: LED_OK eingeschaltet.");
  }

  Serial.println("-----------------------------");
  delay(2000);  // 2 Sekunden warten, bevor die Werte erneut ausgelesen werden
}

Der DHT11-Sensor ist ein guter Einstieg, um Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit einem Arduino zu messen. Wenn du aber präzisere Daten benötigst, dann ist der DHT22 oder komplexere Sensoren wie der BME280 vielleicht die bessere Wahl.

Fragen oder Anregungen? Bitte in den Kommentare!

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Mittlerweile sind diese Sensoren in verbesserter Form allgegenwärtig, unter anderem in unseren Smartphones. Beim Erscheinen der Nintendo Wii war der Nunchuk die günstigste Quelle für einen derartigen Sensor. Mit zunehmender Verbreitung der Arduino Plattform verwendeten viele Bastler diesen Controller – auch weil er über das bekannte und gut dokumentierte serielle Kommunikationsprotokoll I²C mit der Wiimote verbunden ist und diese einfach mit dem Arduino gelesen werden kann.

In diesem Video seht ihr, wie ein Wii Nunchuk Controller mit dem Arduino verbunden wird und wie man mit der Wii Nunchuck Library auf die Werte der Sensoren zugreifen kann.

Bezugsquellen:
– Original Nintendo Wii Nunchuk Controller

Damit der Arduino Sketch funktioniert, muss zuerst die Wii Nunchuck Library installiert werden. Die aktuelle Version findet ihr hier auf Github.

Wenn ihr die Library mit „Download ZIP“ herunterladet, dann muss nach dem Download der Dateiname von wiinunchuck-h-master.zip auf wiinunchuck-h.zip geändert werden. Dann kann die Library über den Menüpunkt „Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library“ in der Arduino IDE hinzugefügt werden.

Hier ist der Programmcode, den ich im Video verwende. Mit diesem Arduino Sketch können die aktuellen Werte der beiden Druckknöpfe Z und C und die Position des Joysticks am seriellen Monitor ausgegeben werden.

/*
 * Weitere Infos: www.makerblog.at
 * 
 * Library zum Download: https://github.com/timtro/wiinunchuck-h
 * Achtung: Nach dem Download des ZIPs und vor dem Import der Library in die Arduino IDE
 * das "-master" aus dem Dateinamen löschen.
 */

#include <Wire.h>
#include <wiinunchuck.h>

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  // Nunchuk initialisieren und Joystick auf Mittelposition kalibrieren
  nunchuk_init();
  delay(100);
  nunchuk_calibrate_joy();
  delay(100);
}

void loop() {

  // Daten (6 Byte) vom Nunchuk Controller auslesen
  nunchuk_get_data();
  // Die einzelnen Werte stehen jetzt in Funktionen der WiiNunchuck-Library zur Verfügung
  
  char buffer[25];
  /* 
   *  sprintf() wird dazu verwendet, um einen String aus einem formatierten Vorlagenstring zu erzeugen. 
   *  Hierfür wird in den Buffer, der als erstes Argument erzeugt wird der Formatstring kopiert 
   *  und die Substitutionszeichen werden mit den gegebenen Parametern ersetzt. 
   *  %3d bedeutet z.B.: Formatiere immer 3-stellig, notfalls mit führenden Leerzeichen
   */
  sprintf(buffer, "X:%3d Y:%3d Z:%1d C:%1d", nunchuk_cjoy_x(), nunchuk_cjoy_y(), nunchuk_zbutton(), nunchuk_cbutton());

  // Zusammengesetzten String an den seriellen Monitor schicken
  Serial.println(buffer);

  delay(50);
}

Im zweiten Teil des Video-Tutorials steuern wir mit dem Joystick des Nunchuk die beiden Servos eines Pan-Tilt-Panoramakopfes für eine GoPro-Kamera.