ラズパイで温湿度を測定（DHT22）

ラズパイで温湿度を測定

各種センサー類をラズパイに接続してIoT化を目指しているシリーズの一つ、ラズベリーパイで温湿度を計るPythonのプログラムを作った時の備忘録。

尚、今回の記事中ではインターネットに接続をしていないのでIoT（Internet of Things）では無いがラズパイであればインターネットへは簡単に接続できる。

AWS IoT Coreへ値をアップロード（Publish）する記事を以前に書いているのでインターネットに接続する際には参考にして欲しい。

前回はRaspberryPi ZeroとRaspberryPi 3 B+でDHT11を試した。

今回はDHT11より高性能のDHT22を試したのでその時の事を備忘録として記事にしておく。

温湿度センサー（DHT22）のスペックは下記の通り。

上記の写真でも分かるがDHT22の温湿度を測定する部品（上記の白い部分）の部品番号はAM2302と表示されている。

DHT22で検索しても資料があまり出てこないのでAM2302で検索した方がより多くの情報がヒットする。

データシートはこちらを参考にした。

dht22の制御について

DHT22（AM2302）の温度と湿度は４０bitのLow（０）とHigh（１）で値を返すのでエラーチェックを行った後に温湿度へと変換をする必要がある。

このプログラミングはちょっと大変なのでDHT11と同様に誰かがPythonのモジュールをアップしてくれていないかを検索したのだがどうも見当たらない（検索の仕方が悪いのかも知れないが）

githubにDHT11、DHT22兼用のライブラリーを見つけたのだがソースがCだったので自分で色々といじる事が出来ないので（技術的にCの知識が不足しているので）見送った。

仕方が無いのでszaro氏がライブラリー化してGithubに載せてくれているDHT11向けのモジュールdht11.pyをデータシートを見ながらDHT22用に改造することにした。

変更内容

上記GithubのプロジェクトはMITライセンス（ソフトウェアを誰でも無償で無制限に扱って良い）と記載されているが元のソースコードの掲載は控えるので必要に応じてGithubを参照して欲しい。

また当初ファイル名がdht11.pyだったのだが今は__init__.pyに変更されている。

データシートを眺めた所、戻り値が４０ビットの所やパリティチェックのやり方など大きな違いは見当たらなかった。

見つけた違いは、

• 最初のstart signalの秒数がDHT11のデータシートでは１８ミリ秒（最大３０ミリ秒以下）となっているがＡＭ２３０３では０．８ミリ秒～２０ミリ秒になっている
• 戻り値の先頭の３２ビットの温湿度の計算方法が違う

ぐらいに思えたので、上記のgithubのdht11.pyをコピーしてdht22.pyにリネームして保存した後、以下の部分を変更した。

start signalの変更

３９～４０行目のstart signalでLOWをＡＭ２３０３に送信する時間を０．８ミリ秒に変更した。

# pull down to low
self.__send_and_sleep(RPi.GPIO.LOW, 0.02)

# pull down to low DHT22用に調整
self.__send_and_sleep(RPi.GPIO.LOW, 0.0008)

温度、湿度の計算方法の変更

７４～７５行目の温度、湿度の計算方法をAM2302のデータシートの５ページ目の計算例を参考にして変更した。

湿度を例にとるとDHT11では最初の８ビットと次の８ビットを足して１０進数に変換しているがDHT22では最初の８ビットを２５６倍した後（左に８ビットシフトしても良いと思う）、次の８ビットに加算した後で全体を１０で割っている。

１０で割るのは小数点以下の数字を表すため。

temperature = the_bytes[2] + float(the_bytes[3]) / 10
humidity = the_bytes[0] + float(the_bytes[1]) / 10

temperature = ((the_bytes[2]*256) + the_bytes[3]) / 10
humidity = ((the_bytes[0]*256) + the_bytes[1]) / 10

もし間違いがあれば指摘して貰えるとありがたいです。

また改造は当然だが自己責任の上で行った。

ディレクトリ構造

ディレクトリ構造は以下の通り。

プログラムと同じディレクトリ配下DHT22_Pythonディレクトリを作成してdht22.pyファイルを格納した。

├─DHT22_Python
│   __init__.py
│   dht22.py

接続について

DHT22（温湿度モジュール）とRaspberryPi 3 B+との接続は以下の通り。

プログラム

テスト用プログラムは以下の通り。

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Sun Sep 29 09:17:11 2019
DHT22 RaspberryPi 3 B+
温度、湿度センサーのテスト
@author: Souichirou Kikuchi
"""

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep
from DHT22_Python import dht22 # 温湿度センサーモジュール

TEMP_SENSOR_PIN = 4 # 温湿度センサーのピンの番号
INTERVAL = 10 # 監視間隔（秒）
RETRY_TIME = 3 # dht22から値が取得できなかった時のリトライまので秒数
MAX_RETRY = 20 # dht22から温湿度が取得できなかった時の最大リトライ回数

class EnvSensorClass: # 温湿度センサークラス
    def GetTemp(self): # 温湿度を取得
        instance = dht22.DHT22(pin=TEMP_SENSOR_PIN)
        retry_count = 0
        while True: # MAX_RETRY回まで繰り返す
            retry_count += 1
            result = instance.read()
            if result.is_valid(): # 取得できたら温度と湿度を返す
                return result.temperature, result.humidity
            elif retry_count >= MAX_RETRY:
                return 99.9, 99.9 # MAX_RETRYを過ぎても取得できなかった時に温湿度99.9を返す
            sleep(RETRY_TIME)

GPIO.setwarnings(False) # GPIO.cleanup()をしなかった時のメッセージを非表示にする
GPIO.setmode(GPIO.BCM) # ピンをGPIOの番号で指定

#main
try:
    if __name__ == "__main__":
        env = EnvSensorClass()
        while True:
            temp, hum = env.GetTemp() # 温湿度を取得
            print("温度 = ", temp, " 湿度 = ", hum, "％")
            sleep(INTERVAL)
except KeyboardInterrupt:
    pass
GPIO.cleanup()

実行結果

プログラムの実行結果は以下の通り。

１０秒間隔で温湿度を取得してprintしているが温湿度共に０．１の単位まで表示している事が分かる。

湿度の誤差について

今回このモジュールを２つ購入したのが２つ共に温度は良いのだが湿度が若干高めに算出されるように思う。

SEIKO社、無印の温湿度計を２つ並べて比較したのだがDHT22モジュールの湿度が２つ共に常に高めに表示された。

自分のプログラムの不具合の可能性や個体差もあるのだろうが原因が分からなかったので算出後にSEIKO社の湿度計が合っているものとしてプログラム側で補正を行った。

以上で今回の記事は終了とする。

この記事が何処かで誰かの役に立つことを願っている。

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