DHT11/DHT22 - Wetterdaten aufzeichnen – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Das Programm soll die Wetterdaten im Seriellen Monitor anzeigen und gleichzeitig auf einer SD-Karte im CSV-Format aufzeichnen.
Diese Datei kann dann von einer Tabellenkalkulation geöffnet werden.

So soll es aussehen:

Benötigte Bauteile:

RTC-Modul DS3231
Temperatur-/Feuchtigkeitssensor DHT11 oder DHT22
SD-Karten-Modul (Datenlogger-Shield oder Ethernet-Shield)
Leitungsdrähte

Wenn du ein ⇒Ethernet-Shield hast, kannst du das Programm ohne Änderung mit dem dort verbauten SD-Karten-Modul verwenden.
Mit einem ⇒Datenlogger-Shield musst du den Wert für den Datenpin auf 10 setzen.

Beispiele für DHT11/DHT22 Sensoren

Die Pinbelegung kann sich von der hier gezeigten unterscheiden. Achte auf die Beschriftung auf dem Modul!

Beachte die Pinbelegung!
Die SD-Karte muss mit FAT32 formatiert sein!

⇒ RTC-Modul

⇒ SD-Karten-Modul

Baue die Schaltung auf.
(Fahre mit der Maus über das Bild, um die Bezeichnungen der Bauteile zu sehen)

Je größer die Programme werden, je mehr Variable verwendet werden, desto größer ist der Speicherbedarf im RAM. Übersteigt er die Grenze von 75%, wird eine Warnung ausgegeben.

Der physische Speicher des UNO R3 kann nicht vergrößert werden, es gib aber Strategien, den Speicherbedarf des Programms zu verringern. Eine soll hier vorgestellt werden.

Der Arduino UNO R3 verfügt über drei Speicherplätze:

Speicher	Beschreibung
Flash 32 KB (32256 Bytes)	5 kB sind für den Bootloader reserviert, der Rest kann für das Programm verwendet werden der gespeicherte Inhalt bleibt nach dem Ausschalten erhalten
SRAM 2 KB (2048 Bytes)	(static random access memory) hier werden die Variablen/Arrays erstellt und verändert der Inhalt wird beim Ausschalten gelöscht
EEPROM 1 KB (1024 Bytes)	der Inhalt wird beim Ausschalten gelöscht hier können Informationen gespeichert werden, die auch nach dem Aussch noch zur Verfügung stehen sollen

⇒Speicherausstattung verschiedener Arduinos

In den meisten Programmen werden print-Anweisungen ausgeführt. Jede dieser Anweisungen belegt Speicherplatz im Programmspeicher. Da es sich aber nicht um Variable handelt, ist die dauerhafte Speicherung nicht notwendig.

Das ⇒ F-Makro sorgt dafür, dass der Text nicht im Programmspeicher verbleibt, er wird vielmehr im SRAM abgelegt und stellt so Speicherplatz im Programmspeicher zur Verfügung.

Serial.println(F("Initialisierung abgeschlossen")); 
Serial.println(F("Schreibe Messdaten in die Datei Messung.csv: ")); 
Serial.println(F("-----------------------------------"));

Serial.println(F("Initialisierung abgeschlossen"));

Serial.println(F("Schreibe Messdaten in die Datei Messung.csv: "));

Serial.println(F("-----------------------------------"));

Sketch ⇒ Bibliothek einbinden ⇒ Bibliotheken verwalten

Im Kopf des Programms werden die benötigten Bibliotheken eingebunden und die Variablen definiert.

#include "SdFat.h"
#include "DHT.h"

// Bezeichnung der SD-Karte
SdFat SD;

// Pin des DHT-Sensors
int SENSOR_DHT = 8;

// Sensortyp festlegen
// DHT22 oder DHT11
#define SensorTyp DHT11

// Sensor DHT einen Namen zuweisen
DHT dht(SENSOR_DHT, SensorTyp);

// Bibliothek für das RTC-Modul
#include <RTClib.h>
RTC_DS3231 rtc;

// Bezeichnung der Textdatei
File Temperaturmessung;

// Datenpin für das SD-Kartenmodul/Ethernet-Shield
int DatenPin = 4;

// Datenpin für das Datenlogger-Shield
// int DatenPin = 10;


String AktuellesDatum;
String AktuelleZeit;

#include "SdFat.h"

#include "DHT.h"

// Bezeichnung der SD-Karte

SdFat SD;

// Pin des DHT-Sensors

int SENSOR_DHT = 8;

// Sensortyp festlegen

// DHT22 oder DHT11

#define SensorTyp DHT11

// Sensor DHT einen Namen zuweisen

DHT dht(SENSOR_DHT, SensorTyp);

// Bibliothek für das RTC-Modul

#include <RTClib.h>

RTC_DS3231 rtc;

// Bezeichnung der Textdatei

File Temperaturmessung;

// Datenpin für das SD-Kartenmodul/Ethernet-Shield

int DatenPin = 4;

// Datenpin für das Datenlogger-Shield

// int DatenPin = 10;

String AktuellesDatum;

String AktuelleZeit;

Der setup-Teil initialisiert die SD-Karte, startet das RTC-Modul und legt den pinMode für den Sensor fest.

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

  // auf serielle Verbindung warten
  while (!Serial) {;}
  Serial.println(F("Initialisiere SD-Karte"));
  if (!SD.begin(DatenPin))
  {
    Serial.println(F("Initialisierung fehlgeschlagen!"));
  }
  else Serial.println(F("Initialisierung abgeschlossen"));

  // rtc starten
  rtc.begin();
  /*
    wenn Datum und Zeit nicht korrekt ⇒ Datum/Zeit setzen
    Jahr, Monat, Tag, Stunde, Minute, Sekunde
    rrtc.adjust(DateTime(2023, 5, 15, 10, 30, 30));
  */

  // Sensor DHT starten
  dht.begin();
}

void setup()

{

Serial.begin(9600);

// auf serielle Verbindung warten

while (!Serial) {;}

Serial.println(F("Initialisiere SD-Karte"));

if (!SD.begin(DatenPin))

{

Serial.println(F("Initialisierung fehlgeschlagen!"));

}

else Serial.println(F("Initialisierung abgeschlossen"));

// rtc starten

rtc.begin();

wenn Datum und Zeit nicht korrekt ⇒ Datum/Zeit setzen

Jahr, Monat, Tag, Stunde, Minute, Sekunde

rrtc.adjust(DateTime(2023, 5, 15, 10, 30, 30));

// Sensor DHT starten

dht.begin();

}

Der loop-Teil:

void loop()
{
  DateTime aktuell = rtc.now();
 
  // Daten lesen
  float Temperatur = dht.readTemperature();
  float Luftfeuchtigkeit = dht.readHumidity();

  // Funktion aufrufen
  ZeitAusgeben(aktuell);

  // in Strings umwandeln, . durch , ersetzen
  String AnzeigeTemperatur = String(Temperatur);
  AnzeigeTemperatur.replace(".", ",");
  String AnzeigeLuftfeuchtigkeit = String(Luftfeuchtigkeit);
  AnzeigeLuftfeuchtigkeit.replace(".", ",");
  Serial.print(F("Temperatur:\t\t"));
  Serial.println(AnzeigeTemperatur);
  Serial.print(F("Luftfeuchtigkeit in %:\t"));
  Serial.println(AnzeigeLuftfeuchtigkeit);
  
  /*
    in Datei schreiben
    O_CREAT -> Datei erstellen, wenn sie nicht existiert
    O_WRITE -> in die Datei schreiben
    O_AT_END -> Startposition zum Schreiben an das Ende der Datei setzen
  */
  if (!Temperaturmessung.open("Messung.csv", O_CREAT | O_WRITE | O_AT_END))
  {
    Serial.print(F("Datei kann nicht ge\u00f6ffnet werden!"));
  }
  // wenn die Datei geöffnet werden konnte ...
  if (Temperaturmessung)
  {
    Serial.println(F("Schreibe Messdaten in die Datei Messung.csv ... "));
    Serial.println(F("-----------------------------------"));

    // Überschrift in Datei schreiben
    // Funktion aufrufen
    schreibeUeberschrift();
    Temperaturmessung.print(AktuellesDatum + ";");
    Temperaturmessung.print(AktuelleZeit + ";");
    Temperaturmessung.print(AnzeigeTemperatur + ";");
    Temperaturmessung.print(AnzeigeLuftfeuchtigkeit);
    Temperaturmessung.println();

    // Schreibfehler abfragen
    if (!Temperaturmessung.sync() || Temperaturmessung.getWriteError())
    {
      Serial.print(F("Schreibfehler!"));
    }
    else
    {
      // Datei schließen
      Temperaturmessung.close();
      Serial.println(F("Abgeschlossen."));
      Serial.println();
    }
  }

  // Zeit bis zur nächsten Messung (eine Minute)
  delay(60000);
}

void loop()

{

DateTime aktuell = rtc.now();

// Daten lesen

float Temperatur = dht.readTemperature();

float Luftfeuchtigkeit = dht.readHumidity();

// Funktion aufrufen

ZeitAusgeben(aktuell);

// in Strings umwandeln, . durch , ersetzen

String AnzeigeTemperatur = String(Temperatur);

AnzeigeTemperatur.replace(".", ",");

String AnzeigeLuftfeuchtigkeit = String(Luftfeuchtigkeit);

AnzeigeLuftfeuchtigkeit.replace(".", ",");

Serial.print(F("Temperatur:\t\t"));

Serial.println(AnzeigeTemperatur);

Serial.print(F("Luftfeuchtigkeit in %:\t"));

Serial.println(AnzeigeLuftfeuchtigkeit);

in Datei schreiben

O_CREAT -> Datei erstellen, wenn sie nicht existiert

O_WRITE -> in die Datei schreiben

O_AT_END -> Startposition zum Schreiben an das Ende der Datei setzen

if (!Temperaturmessung.open("Messung.csv", O_CREAT | O_WRITE | O_AT_END))

{

Serial.print(F("Datei kann nicht ge\u00f6ffnet werden!"));

}

// wenn die Datei geöffnet werden konnte ...

if (Temperaturmessung)

{

Serial.println(F("Schreibe Messdaten in die Datei Messung.csv ... "));

Serial.println(F("-----------------------------------"));

// Überschrift in Datei schreiben

// Funktion aufrufen

schreibeUeberschrift();

Temperaturmessung.print(AktuellesDatum + ";");

Temperaturmessung.print(AktuelleZeit + ";");

Temperaturmessung.print(AnzeigeTemperatur + ";");

Temperaturmessung.print(AnzeigeLuftfeuchtigkeit);

Temperaturmessung.println();

// Schreibfehler abfragen

if (!Temperaturmessung.sync() || Temperaturmessung.getWriteError())

{

Serial.print(F("Schreibfehler!"));

}

else

{

// Datei schließen

Temperaturmessung.close();

Serial.println(F("Abgeschlossen."));

Serial.println();

}

// Zeit bis zur nächsten Messung (eine Minute)

delay(60000);

}

Im loop-Teil werden zwei ⇒Funktionen aufgerufen:

void ZeitAusgeben(DateTime aktuell)
{
  char Datum[] = "DD.MM.YYYY";
  AktuellesDatum = aktuell.toString(Datum);
  char Zeit[] = "Uhrzeit: hh:mm:ss";
  AktuelleZeit = aktuell.toString(Zeit);
  Serial.println(AktuellesDatum + " " + AktuelleZeit);
}

void schreibeUeberschrift()
{
  Temperaturmessung.println();
  Temperaturmessung.print(F("Datum"));

  // ; als Trennzeichen für die CSV-Datei
  Temperaturmessung.print(";");
  Temperaturmessung.print(F("Zeit"));
  Temperaturmessung.print(";");
  Temperaturmessung.print(F("Temperatur in °C"));
  Temperaturmessung.print(";");
  Temperaturmessung.print(F("Luftfeuchtigkeit in %"));
  Temperaturmessung.println();
}